[发明专利]一种具有碳酸钙壳层的核壳纳米颗粒的制备方法

说明书

一种具有碳酸钙壳层的核壳纳米颗粒的制备方法，将氧化钙颗粒分散于去离子水中，加入由十二烷基二甲基苄基氯化铵和月桂酸硫脲咪唑啉表面活性剂组成的复合表面活性剂，搅拌均匀；料液在微波下处理，料液引入雾化喷嘴的进液端，将二氧化碳气体引入雾化喷嘴的进气端，在超声条件下，对料液进行喷雾，离心分离，去离子水洗涤，干燥，得具有碳酸钙壳层的核壳纳米颗粒。

技术领域

本发明属于碳酸钙材料制备领域，具体涉及一种制备氧化钙-碳酸钙核壳纳米颗粒的方法。

背景技术

碳酸钙被广泛用于橡胶、塑料、涂料、造纸、油墨、胶點剂、密封胶等行业，还可应用于牙膏、食品、医药、词料、建材、化纤等行业。碳酸钙的晶型包括方解石、文石、球霰石三种类型，其中方解石结构最稳定，文石和球霰石均属于非稳态。

核壳微粒一般是由通过化学键或其他作用力将一种纳米材料包覆在另一种纳米材料的表面形成的纳米结构。例如，在核结构上进行表面修饰，再通过表面修饰剂与核材料的相互作用，完成壳材料的包覆。然而，包覆过程通常需要克服表面修饰剂与核之间的包覆不完全，以及表面修饰剂与壳材料结合上的困难，每一个环节出现包覆不够全面的情况，都将导致核壳材料的包覆不完整。目前，制备碳酸钙的方法较多，但如何制备具有核壳结构的氧化钙-碳酸钙核壳纳米颗粒并实现完整包覆未见报道，本发明摒弃通过表面修饰合成核壳材料的思路，通过原位生长制备得到了完整包覆的氧化钙-碳酸钙核壳纳米颗粒。

发明内容

本发明的技术方案是为了克服已有技术的不足之处，提出一种具有碳酸钙壳层的核壳纳米颗粒的制备方法。

本发明提出了一种具有碳酸钙壳层的核壳纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：

1)将粒径为2-3μm的氧化钙颗粒分散于去离子水中，加入由十二烷基二甲基苄基氯化铵和月桂酸硫脲咪唑啉表面活性剂组成的复合表面活性剂，搅拌均匀；

2)将步骤1)得到的料液在微波下处理25-35min；

3)将步骤2)得到的料液引入雾化喷嘴的进液端，将二氧化碳气体引入雾化喷嘴的进气端，在超声条件下，对料液进行喷雾；

4)收集喷雾后的料液，控制离心分离的转数，去离子水洗涤2-3次，干燥，得具有碳酸钙壳层的核壳纳米颗粒。

其中，微波的功率为500-600W。

其中，氧化钙与十二烷基二甲基苄基氯化铵、月桂酸硫脲咪唑啉表面活性剂的摩尔比为1∶0.7-0.9∶0.05-0.2。

其中，步骤1)中，氧化钙与去离子水的质量比为1∶100-200。

其中，步骤3)中，料液与二氧化碳的进料比为1g∶200-400mL。

其中，步骤4)中，控制离心转数为4000-6000rpm。

其中，步骤3)中，超声功率为150-200W。

本发明采用微波条件控制氧化钙颗粒的水化，使氧化钙表层形成氢氧化钙层，通过调控微波功率和时间，可以调节氢氧化钙层的厚度，进而控制碳酸钙壳层的厚度。颗粒表层的氢氧化钙在超声喷雾的条件下与二氧化碳反应，料液在湍流条件下被大量二氧化碳气体冲击、裹挟，在超声作用下被二氧化碳分散为极小的液滴，超声促进了气液相物料在接触的瞬间发生反应，并有利于在反应过程中避免颗粒的团聚。采用复合表面活性剂结合于颗粒表面，在稳定颗粒、避免团聚的同时，诱导碳酸钙形成文石相。

本发明的有益效果：本方法采用二氧化碳作为料液雾化的气体，相比于雾化后再与二氧化碳气体接触，得到的产物颗粒尺寸更加均一。由于微波法活化了颗粒的表面，结合超声喷雾下的瞬时反应，颗粒表面活性点多，反应快，导致颗粒表面凸凹不平，较相同尺寸、形貌的颗粒比表面积明显增大。得到具有稳定的文石相的碳酸钙层，核壳颗粒尺寸约为450-720nm。