[发明专利]一种光驱动下的层状结构碳酸钙的制备方法

说明书

本发明涉及一种层状结构的碳酸钙的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)将无水氯化钙溶于去离子水中，搅拌得澄清透明溶液A；2)将罗丹明b溶于去离子水中，搅拌得澄清透明溶液B；3)取溶液B加入溶液A中并加入甲醇，继续保持20～35℃环境下，搅拌10‑15min得澄清透明的溶液C；4)取适量溶液C，作为结晶母液；将结晶母液置于密闭容器中，全程在二氧化碳气氛以及氙灯光照下，经静止结晶，得到层状结构碳酸钙。该方法制备的碳酸钙为规整的正六边形结构，其层状堆砌的结构非常接近自然界贝壳类结构。本反应体系反应温和，反应条件容易控制，可操作性强，可重复性高，碳酸钙纯度好，为人工合成层状碳酸钙提供了一种简易温和的方法。

技术领域

本发明涉及一种层状结构的碳酸钙的制备方法，属于材料制备领域，具体涉及一种光驱动下的层状结构碳酸钙的制备方法。

背景技术

众所周知，材料的组成、结构决定了材料的性能，材料的性能影响着材料的用途。新材料和新形貌一直是科学界研究的热点，可以为很多问题提供解决的方法，也是21世纪科技发展的主要方向之一。对材料结构与形貌的研究，是人类对物质性质认识和应用向更深层次的进军。从自然界中学习经验从而应用到人工系统中是近二十年的研究热点，自然界的种种现象也为先进材料的设计制备提供了无限的灵感，自然物质的结构形成过程是十亿年进化和自然选择的结果，通常，自然物质可以在室温下完成结构形成过程，生长出精妙的微结构，得到独特的功能。然而我们采用现代工业方法制备类似性能的材料往往需要高温等条件。自然界生物材料的这种形成过程与组成、结构机理，对现代材料的设计和制备是一个重要的启发。

光合作用被认为是地球上最重要的化学反应，是生物界赖以生存的基础，光合作用是一种室温完成的生物合成过程，其核心是两个光系统(光系统Ⅰ和光系统Ⅱ)的捕光与激发、电子传输、以及在活性位点上的氧化还原反应，目前人工光合作用主要研究集中在光解水制氢、二氧化碳还原、固氮、有机物合成等方面，光合作用与无机矿物相结合的研究还很少。光电子与空穴的传递势必会增加原有矿化体系的能量传输途径，进而导致矿化动力学过程的改变，因此，可以利用这份光能的辅助驱动力改变矿物的形成的途径和形貌，以提高材料的性能。

碳酸钙作为一种重要的生物矿物，也是目前研究较多的生物矿化材料，因其特殊的光学性能、力学性能等，在科学界与工业界都有较高的研究价值与应用潜力。近些年来，对于碳酸钙的大小与形貌的调控已经成为了其能否被广泛应用的关键。目前仿生合成出的碳酸钙形貌有方形、球形、针状、片状等多种形貌，而不同晶型和形貌的碳酸钙产品具有不同的应用领域和功能。其中，人们受贝壳的有序层状结构和优良的力学性能的启发，致力于合成有序层状结构的碳酸钙，在现有制备层状结构碳酸钙研究中，主要是利用聚合大分子或者天然蛋白来调控。如俞书宏等利用双亲水嵌段共聚物调控碳酸钙(Langmuir,2006,22(14):6125-6129)，武培怡等利用天然的生物蛋白丝来调控碳酸钙(CrystEngComm,2013，15,5179-5188)。然而，这些并没有得到特别规整的层状结构，并且制备时间长，过程较为繁琐。

本发明的实验，光驱动下的层状碳酸钙的制备具有简便高效的优点，并且反应温和且环保。

发明内容

本发明目的在于提供一种光驱动下的层状结构碳酸钙的制备方法，该方法简易、温和，得到的碳酸钙具有层状结构。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种光驱动下的层状结构碳酸钙的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1)将无水氯化钙(CaCl₂)溶于去离子水中，置入20～35℃环境下，搅拌10-15min得澄清透明溶液A；

2)将罗丹明b溶于去离子水中，置入20～35℃环境下，搅拌10-15min得澄清透明溶液B；

3)取适量的溶液B加入溶液A中并加入一定量的甲醇，继续保持20～35℃环境下，搅拌10-15min得澄清透明的溶液C；