螺壳生物质基纳米碳酸钙的制备及其形貌研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2024-0659

摘要/Abstract

摘要：

以广西北部湾海域废弃锥螺壳为原料，通过超声辅助-鼓泡碳化法，甘氨酸（Gly）和十二烷基硫酸钠（SDS）为晶型诱导剂，成功制备多形貌的纳米CaCO₃，并采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、拉曼光谱仪（Raman）和热重分析仪（TG）表征产物特性。研究表明：Gly调控下，CaCO₃形貌主要为立方状；SDS调控下，CaCO₃形貌主要为球状；在Gly和SDS复合调控下，CaCO₃形貌主要为纺锤状。考察Gly/SDS单一碳化体系和复合碳化体系对纳米CaCO₃晶体粒径、晶型和热稳定性的影响，分析Gly/SDS作用的反应机理。结果表明：螺壳中的CaCO₃为文石晶型，其质量分数为95.46%；添加SDS质量浓度为3.0 mg/mL（S3.0）所制备的球状纳米CaCO₃粒径最小，平均粒径为60.80 nm；Gly/SDS单一碳化体系和复合碳化体系的产物均为方解石晶型CaCO₃；Gly调控制备的CaCO₃热稳定性优于其他形貌产物。

关键词: 纳米碳酸钙, 甘氨酸, 十二烷基硫酸钠, 碳化法, 生物质

Abstract:

By employing discarded spire snail shells from the Beibu Gulf in Guangxi as raw materials，multi-morphology nano-calcium carbonate（nano-CaCO₃） was successfully synthesized via an ultrasonic-assisted bubble carbonization method.Glycine（Gly） and sodium dodecyl sulfate（SDS） were used as crystal morphology inducers.The synthesized products were characterized using SEM，XRD，FT-IR，Raman spectroscopy，and TG.The results demonstrated that Gly primarily resulted in cubic CaCO₃ particles，while SDS predominantly induced spherical CaCO₃.When both Gly and SDS were combined，the CaCO₃ morphology was mainly spindle-shaped.This study investigated the effects of individual Gly/SDS carbonization systems and the composite carbonization system on the crystal size，morphology，and thermal stability of nano-CaCO₃，proposing a reaction mechanism for Gly/SDS.The analysis indicated that the CaCO₃ in the shells exhibited a wurtzite crystal structure with a purity of 95.46%.Spherical nano-CaCO₃ prepared at a mass concentration of 3.0 mg/mL had the smallest average particle size of 60.80 nm.Both the individual Gly/SDS carbonization system and the composite system produced calcite-type CaCO₃ crystals.The thermal stability of CaCO₃ synthesized under Gly regulation was superior to that of other morphologies.

Key words: nano-calcium carbonate, glycine, sodium dodecyl sulfate, carbonization method, biomass

中图分类号:

TQ132.32

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图/表 12

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参考文献 29

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w（CaCO₃）/%	w（MgO）/%	微量元素含量/（mg·kg^-1）
w（CaCO₃）/%	w（MgO）/%	K	Sr	Al	As	Pb	Cd	Zn
95.46	0.40	169.78	1.28×10⁵	69.59	0.01	1.01	ND	1.68

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