一种介孔碳酸钙纳米颗粒及其制备方法与复合材料

来源:欧宝网页版    发布时间:2025-12-02 00:56:03

  1.一种介孔碳酸钙纳米颗粒,其特征是,所述介孔碳酸钙纳米颗粒具有介孔结构,所

  2.如权利要求1所述的介孔碳酸钙纳米颗粒,其特征是,所述介孔尺寸为2nm~20nm。

  3.如权利要求1所述的介孔碳酸钙纳米颗粒,其特征是,所述介孔碳酸钙纳米颗粒具

  4.如权利要求1至3任一所述的介孔碳酸钙纳米颗粒的制备方法,其特征是,包括如

  (a)将氯化钙供体完全溶解在有机溶剂中,然后加入刻蚀剂,混合均匀得到溶液I

  5.如权利要求4所述的介孔碳酸钙纳米颗粒的制备方法,其特征是,所述溶液I

  6.如权利要求4所述的介孔碳酸钙纳米颗粒的制备方法,其特征是,所述氯化钙供体

  为氯化钙和水的混合物、二水氯化钙、四水氯化钙、六水氯化钙中的一种或多种。

  7.如权利要求4所述的介孔碳酸钙纳米颗粒的制备方法,其特征是,所述刻蚀剂选自

  8.如权利要求7所述的介孔碳酸钙纳米颗粒的制备方法,其特征是,所述刻蚀剂选自

  磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯、正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、磷酸二氢纳、

  9.如权利要求4所述的介孔碳酸钙纳米颗粒的制备方法,其特征是,所述有机溶剂选

  10.一种复合材料,其特征是,由如权利要求1至3任一所述的介孔碳酸钙纳米颗粒与

  有优异的机械性能。模拟这种复合结构对于人工合成轻量化高性能复合材料具备极其重大的启

  发意义。理解和掌控碳酸钙的生物矿化过程显得很重要。碳酸钙纳米粉体作为一种常规

  的纳米增强添加剂,对于聚合物机械性能的增强效应十分有限,且强度和韧性的增强经常

  不可兼得,还在于碳酸钙和聚合物之间的作用力为静电、氢键和疏水等弱作用力。因

  此,如何增强碳酸钙和聚合物之间的相互作用成为提升复合材料机械性能的关键性挑战。

  况下很难以无定型态稳定存在,无法创造强的有机/无机相互作用力。使用气相扩散法在乙

  醇溶液中可以制备无定型碳酸钙纳米颗粒,这种无定型特性为其进一步复合、结晶和成型

  创造了条件,但在不存在介孔刻蚀剂或造孔剂的情况下,难以形成具有介孔结构的碳酸钙

  纳米颗粒。因此,如何开发新的合成方法制备具有介孔结构的碳酸纳米颗粒具有很大的挑

  法,并将该介孔碳酸钙纳米颗粒用作纳米增强添加剂与聚合物分子链形成咬合结构,以提

  粒具有介孔结构,所述介孔碳酸钙纳米颗粒由无定型碳酸钙和碳酸钙晶粒复合而成。

  (a)将氯化钙供体完全溶解在有机溶剂中,然后加入刻蚀剂,混合均匀得到溶液

  优选地,所述氯化钙供体选自氯化钙和水的混合物、二水氯化钙、四水氯化钙、六

  优选地,所述刻蚀剂选自磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯、正硅酸甲酯、正硅

  酸乙酯、正硅酸丙酯、磷酸二氢纳、磷酸铵、磷酸二氢钾、硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂中的一种或

  优选地,所述有机溶剂选自甲醇、无水乙醇、正丙醇、正丁醇、乙二醇、丙酮中的一

  介孔碳酸钙纳米颗粒有着非常明显的介孔结构和高的比表面积,还具有纳米圆球形貌。所述介

  孔碳酸钙纳米颗粒与聚合物复合,并通过水化结晶过程原位咬合聚合物分子链形成高强

  度、高韧性的复合材料,在该过程中,所述无定型碳酸钙结晶成碳酸钙晶体,该碳酸钙晶体

  与聚合物分子链形成含咬合结构的复合材料,该复合材料能用来伤口修复、可以显著促

  有技术描述中所需要用的附图作简单地介绍,显而易见地,构成本发明的一部分的说明

  的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本

  发明中的实施例,本领域普通技术人员在没做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实

  本技术领域技术人能理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术

  语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该

  理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现存技术的上下文中的意

  义一致的意义,并且除非像这里一样定义,不会用理想化或过于正式的含义来解释。

  本发明中的词语“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指,在某些情况下可提供某

  些有益效果的本发明实施方案。然而,在相同的情况下或其他情况下,其他实施方案也可能

  是优选的。此外,对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用,也并非

  人员可以在一定程度上完成为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或没办法实现时应当认为这种技术方

  碳酸钙晶粒复合而成,所述介孔碳酸钙纳米颗粒具有介孔结构,所述介孔的尺寸大小在

  [2nm,20nm]区间内。所述介孔碳酸钙纳米颗粒具有圆球形貌,所述介孔碳酸纳米颗粒的尺

  寸大小在[50nm,200nm]区间内,所述介孔碳酸钙纳米颗粒具有较高的颗粒的形状、大小均

  介孔材料是指孔径大小在[2nm,50nm]区间内的固体材料,本发明提出的介孔碳酸

  钙纳米颗粒的介孔尺寸在[2nm,20nm]区间内,本发明提出的介孔碳酸钙纳米颗粒的介孔孔

  (a)将氯化钙供体完全溶解在有机溶剂中,然后加入刻蚀剂,混合均匀得到溶液

  中,在该密闭容器中,碳酸氢氨分解放出二氧化碳气体,二氧化碳气体进入所述开放容器中

  述介孔碳酸钙纳米颗粒的尺寸大小,能够使用封口膜将所述反应瓶密封,再在所述封口膜

  上扎若干小孔,经过控制所述封口膜上小孔孔径与数量控制所述二氧化碳与所述氯化钙的

  行离心、洗涤和干燥处理;通过离心将介孔碳酸钙纳米颗粒初步分离出来,再采用低沸点溶

  剂对初步分离出来的介孔碳酸钙纳米颗粒进行洗涤,将洗涤后的介孔碳酸钙纳米颗粒放入

  真空干燥箱中干燥,得到最终产物I3,即提纯后的介孔碳酸钙纳米颗粒。为避免所述介孔

  所述氯化钙供体选自氯化钙和水的混合物、二水氯化钙、四水氯化钙、六水氯化钙

  中的一种或多种。由于所述介孔碳酸钙纳米颗粒的合成过程中只需要少量所述水,为了将

  所述水的含量控制在一个恰当的范围内,一般都会采用氯化钙和水的混合物、氯化钙和四水氯

  化钙的混合物、氯化钙和六水氯化钙的混合物以及二水氯化钙中的一种或多种。氯化钙和

  水的混合物能够准确的通过需要任意调节氯化钙和水的比例;二水氯化钙中水合氯化钙的比例恰

  当,所述氯化钙供体可以单独选用二水氯化钙以合成所述碳酸钙纳米颗粒;氯化钙可以分

  代的或未取代的C1‑C20烷基;更具体地,取代的烷基指的是未取代的烷基被氨基、氰基、羰

  基、醛基、酰卤基、羧基、碳酸酯基、酰胺基、硝基、磺酰基、硫醚基、羟基、卤素、芳香基中的一

  离子与磷酸根组成,组成所述磷酸盐的金属离子选自锂离子、钾离子、镁离子、钙离子、钠离

  子、铝离子、钡离子、铁离子、亚铁离子、锰离子、铬离子、钛离子、铜离子、锌离子、铅离子、锡

  取代的或未取代的C1‑C20烷基;具体地,取代的烷基指的是未取代的烷基被氨基、氰基、羰

  基、醛基、酰卤基、羧基、碳酸酯基、酰胺基、硝基、磺酰基、硫醚基、羟基、卤素、芳香基中的一

  离子、钾离子、镁离子、钙离子、钠离子、铝离子、钡离子、铁离子、亚铁离子、锰离子、铬离子、

  更具体地,所述刻蚀剂选自磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丙酯、磷酸铵、磷酸二

  氢纳、磷酸二氢钾、正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、正硅酸己酯、硅酸钠、硅酸钾、硅

  中,如甲醇、无水乙醇、正丙醇、正丁醇、乙二醇、丙酮中的一种或多种。所述氯化钙供体在不

  同类型的所述有机溶剂中的溶解性不同,所述氯化钙供体在上述有机溶剂中的溶解度由大

  至小排序依次为甲醇、无水乙醇、正丁醇、乙二醇、正丙醇、丙酮、正戊醇,考虑到反应后续处

  介孔碳酸钙纳米颗粒的添加量没有特别限制,对于强度与韧性要求不同的复合材料,所述

  干燥、蒸馏。相对于其他两种方法,冷冻干燥法简单易操作且在干燥过程中不改变燥物质

  的是溶剂,比如水,象干冰一样,不经过液态,从固态直接变为气态的过程。传统的干燥会引

  起材料皱缩,破坏细胞,在冰冻干燥过程中样品的结构不会被破坏,因为固体成份被在其位

  置上的坚冰支持着。在冰升华时,它会留下孔隙在干燥的剩余物质里。这样就保留了产品的

  中的无定型碳酸钙转变为结晶态碳酸钙,在该过程中,结晶态碳酸钙纳米颗粒会咬合聚合

  合而成,所述介孔碳酸钙纳米颗粒可以吸附并包裹聚合物分子链,并通过水合结晶形成碳

  酸钙晶粒,该介孔碳酸钙晶粒原位咬合聚合物分子链,从而大大增强了介孔碳酸钙纳米颗

  粒与聚合物分子链之间的相互作用,最终同时提升了复合材料的强度和韧性。本发明提供

  的晶体咬合方法可以在一定程度上完成纳米晶体对聚合物的强力咬合,从而能够明显提升复合材料的机

  颗粒及其制备方法与应用进行详细说明,本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

  材料:二水氯化钙;无水乙醇;磷酸三乙酯;碳酸氢氨颗粒;反应瓶;密闭容器;封口

  将29.4mg二水氯化钙完全溶解在40mL无水乙醇中,放置于50mL反应瓶中,然后加

  后再将反应瓶放在铺满碳酸氢铵颗粒的密闭容器中,常温静置7天后,得到反应液I

  进行离心处理,获得具有介孔结构的碳酸钙纳米颗粒,再用无水乙醇洗涤并通过烘

  扫描电镜结果(如图1所示)和透射电镜结果(如图2所示)表明:合成的介孔碳酸钙

  纳米颗粒有着非常明显的介孔结构,且合成的碳酸钙纳米颗粒具有圆球形貌、纳米尺寸均一。

  BET结果(如图3所示)进一步表明:合成的介孔碳酸钙纳米颗粒具有大量的介孔通道,孔道

  钙纳米颗粒不具有介孔结构(如图3所示)。高分辨透射电镜结果(如图4所示)、红外光谱结

  果(如图5所示)与拉曼光谱结果(如图6所示)一致表明:合成的具有介孔结构的碳酸钙纳米

  氮皿;去离子水;实施例2中合成的不添加磷酸三乙酯的碳酸钙纳米颗粒;不锈钢模具;锡箔

  烷中,将75mg的PHBV(聚羟基丁酸戊酸共聚酯)聚合物完全溶解在2mL三氯甲烷中,然后均匀

  具中,并用锡箔纸包裹,将此模具快速加入液氮皿中,并保证模具处于水平状态;然后将装

  升华三氯甲烷晶体,从模具中剥下复合膜材料;将剥下的复合膜材料浸渍在去离子水中,2

  高分辨透射电镜照片和对应的元素分布图(如图7所示)表明:水合后的复合膜材

  料具有碳酸钙晶粒‑聚合物分子链咬合结构。本发明复合膜材料与对照材料的机械性能图

  (如图8和图9所示)表明:与由不含介孔结构的碳酸钙纳米颗粒制备的复合膜材料(简称

  对照组1:取一只伤口直径为1cm的小鼠作为空白对照组,观察期伤口的愈合速度。

  对照组2:取30mg  PVHB敷于直径为1cm的小鼠伤口,观察其伤口愈合速度。

  比对结果:如图10所示,相对于对照组1,应用组、对照组2和对照组3皆有利于加快

  小鼠的伤口愈合,其中,应用组加快小鼠伤口愈合的速度最显著,其次为对照组3,最后为

  对照组2。换而言之,相对于未被修饰的聚合物材料和被非介孔碳酸钙纳米颗粒修饰的聚合

  物材料,通过本发明提出的碳酸钙纳米颗粒修饰后的聚合物材料更加有助于伤口的愈合。

  求旨在要求可以设想的尽可能广的范围,且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施

  例的组合的选择的实施方式的说明。因此,申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发

  明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范


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