中国粉体网讯 多孔球形因其独特的形貌、较高的比表面积和较大的孔隙率,在药物载体、吸附材料、生物复合材料等领域展现出独特的优势,已成为当前CaCO3研究中的热点方向之一。

多孔球形碳酸钙
食品级微纳米多孔球形球霰石碳酸钙
张金君等以废弃贻贝壳为钙源,采用复分解法,制备微纳米多孔球形球霰石碳酸钙(CaCO3)。制备得到的产品CaCO3晶型以球霰石为主、占比为92.35%,形貌以多孔球形为主,球形颗粒平均粒径为1.917μm,中位粒径(D50)为3.503μm、团聚指数为1.83,产品CaCO3纯度为98.53%、Mg2+含量低于1%,满足食品添加剂碳酸钙国家标准要求。

多孔钙基质气凝胶球缓释肥
针对传统化肥利用率低及现有缓释肥成本较高的问题,首安发等采用溶胶凝胶法,结合多孔碳酸钙的介孔结构和气凝胶三维网络结构制备多孔钙基质气凝胶球缓释肥,并通过土柱淋溶法系统评估其养分缓释特性。实验结果表明:制备的多孔碳酸钙平均孔径为16.835nm,呈介孔结构且晶型为方解石型。土柱淋溶实验显示,该缓释肥在24h内养分释放量为17.8%~20.5%,显著低于水凝胶球对照组的22.5%~29.5%;28d时累计释放量达62.2%~73%,较水凝胶球(49.5%~66.5%)表现出更优的长效性,同时有效抑制了初期养分突释。对比空白组多孔碳酸钙负载尿素的累积淋出率(约8.8%),证实该材料具备二次缓释功能。
多孔钙基气凝胶球缓释肥缓释行为

复合分子筛
李同辉等使用纳米CaCO3作为大孔模板剂,通过干胶转化法和水热合成法制备出大孔孔径在60nm左右的大孔/微孔复合钛硅分子筛TS-1。此外,系统研究了CaCO3的加入量、模板剂用量、水量等合成条件对分子筛孔径、钛物种状态及催化苯酚羟基化反应性能的影响。
研究发现,CaCO3的作用不仅能够构建大孔,并且可以改变钛物种的配位形式。由于降低了扩散阻力及抑制了锐钛矿型TiO2的生成,大孔/微孔复合TS-1在催化苯酚羟基化反应中展现出优异的催化活性。
多孔碳酸钙生物复合材料
采用共沉淀法制备多孔碳酸钙微球(CaCO3)的基础上,构建了一个具有双pH响应性的嘧菌酯控释系统(Az/CaCO3@TA-Cu),其载药量为16.42%。模拟释放研究结果表明,Az/CaCO3@TA-Cu具有良好的pH控释性能,在pH=7的磷酸缓冲溶液中96h累积释放率为36.99%,而在pH=5和pH=9条件下的累积释放率分别为74.32%和58.79%。菌丝体生长速率实验表明,Az/CaCO3@TA-Cu对禾谷镰刀菌生长具有较好的抑制作用,中值抑制浓度为纯Az和Az/CaCO3的6.58倍和3.28倍。此外,小麦发芽率和斑马鱼存活率统计结果显示,Az/CaCO3@TA-Cu相对于Az/CaCO3和纯Az表现出更优的生物安全性。
多孔碳酸钙铅废水吸附材料
陈燕萌等以石灰石为原料,采用碳化法+模板法制备了石灰石基多孔碳酸钙(CaCO3)用于模拟含铅(Pb2+)废水的处理。结果表明,当石灰石基多孔CaCO3用量为0.18g、Pb2+初始浓度为1500mg·L-1、吸附温度为40℃、吸附时间为120min时,石灰石基多孔CaCO3对100mL硝酸铅溶液中Pb2+的吸附率达99.71%,吸附量达815.56mg·g-1;经超声再生后,吸附率和吸附量分别为77.75%和636.42mg·g-1。
多孔CaCO3吸附Pb2+前(a)、后(b)的SEM照片

多孔碳酸钙基二氧化碳吸附材料
石美玉等以KCl、NaCl和LiCl为盐模板制备了CaCO3材料,并系统评估了其对CO2的吸附性能。结果表明,CaCO3-KCl、CaCO3-NaCl和CaCO3-LiCl的CO2吸附量分别为0.39、0.32和0.31mmol/g。CaCO3-KCl在10次穿透循环实验中的CO2吸附量仅降低了7%,并对CO2/N2有着较好的分离效果。
超疏水表面材料
超疏水材料,又称仿荷叶表面材料,是表面稳定接触角大于150°、滚动接触角小于10°的一种特殊材料。钟明强等以自制多孔碳酸钙微球层为模板,经热压和酸刻蚀等步骤得 到了聚乙烯超疏水表面。与传统模板相比,多孔碳酸钙在模板的耐用性、可重复性、制备简便性及模板面积等方面有着明显优势。采用水滴静态接触角(WCA)测定评估其材料表面的浸润性,结果明显好于普通光滑表面,在与雨水接触时,表现出良好的耐水冲击能力。
参考文献:
张金君:贻贝壳为原料制备多孔球形碳酸钙的研究,沧州师范学院
首安发:多孔钙基气凝胶球缓释肥的制备与养分释放特性研究,广西壮族自治区烟草公司贺州市公司
陈燕萌:石灰石基多孔碳酸钙吸附Pb2+的研究,广西科技师范学院
石美玉:盐模板法制备多孔碳酸钙及其CO2吸附特性研究,宁夏大学
徐鹏:基于多孔碳酸钙构建的双pH响应性嘧菌酯控释微球的制备及其生物安全性,南京林业大学
周绿山,多孔碳酸钙的制备及应用研究进展,四川文理学院
(中国粉体网编辑整理/昧光)
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