[0001] 本发明涉及一种碳酸钙纳米粉体材料的制备方法，属于纳米粉体材料的制备技术领域。

[0002] 纳米粉体也叫纳米颗粒，它小于一般生物细胞，和病毒的尺寸相当。纳米颗粒的形态有球形、板状、棒状、角状、海绵状等，制成纳米颗粒的成分可以是金属，可以是氧化物，还可以是其他各种化合物。纳米粉体材料的物理化学性质不同于宏观物体及微观原子、分子，介于宏观世界之间。这种特殊的类型结构使得纳米粉体材料具有奇异的效应，如尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，因此纳米粉体材料也具有特殊的光学、力学、磁学、电学、超导、催化性能、耐蚀、机械性能等。随着科技的发展，纳米粉体材料的特殊性能被越来越广泛的应用。但由于纳米粒子比表面积较大，在消融过程中易在空气中氧化。碳酸钙作为一种重要的无机化工产品，具有生产工艺简单、性能稳定等特点，广泛用于塑料、橡胶、造纸、涂料、日用化工等领域。目前碳酸钙纳米粉体材料的制备方法有气相法、液相法和固相法。气相法的优点是产物的粒度可控，但纯度低、结晶组织差、生产周期长，技术设备要求高。液相法简单易行，但产物纯度低，颗粒半径大，烧结性能较差、粒子易团聚。固相法操作简单、成本低，但产品容易被污染，因此纯度低，颗粒分布不均匀。

[0003] 本发明所要解决的技术问题：针对目前方法制备碳酸钙纳米粉体材料，生产周期长、成本高，粒子易团聚，所得产物纯度低，烧结性能差的弊端，提供了一种将方解石粉碎过筛，与去离子水等超声振荡，再加入氧化铝等搅拌反应，得到白色浆料，然后再干燥、粉碎、煅烧制得纳米氧化钙备用，再取K2HPO4等放入培养皿中，接种氧化硫杆菌摇床培养，得氧化硫杆菌菌种，与去离子水、备用纳米氧化钙搅拌反应，过滤得滤饼，加入无水乙醇、通入二氧化碳反应，过滤得滤渣干燥碾磨制得碳酸钙纳米粉体材料的方法。氧化铝、铝溶胶在高温下可以与氧化钙生成更耐高温的钙铝酸盐，钙铝酸盐可以支撑碳酸钙，并在碳酸钙分子间起阻隔作用，有效阻止粉体烧结、团聚，增强粉体稳定性，本发明制备步骤简单，制备过程中粒子分散性好，成本低，所得产物纯度高达99.9%以上，烧结性能好。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：（1）称取20～30g方解石进行粉碎，过100～200目筛，得方解石粉，将其加入烧杯中，同时向烧杯中依次加入100～200mL去离子水、1～3g阳离子聚酰亚胺，并将烧杯置于超声振荡仪中振荡20～30min，得分散液；
（2）向上述分散液中依次加入10～15g氧化铝、10～15g铝溶胶，超声振荡20～30min，再将烧杯置于水浴锅中，控制温度在70～80℃，搅拌反应4～5h，得白色浆料；
（3）将上述白色浆料置于95～105℃烘箱中干燥7～8h，得固体粉末，将固体粉末进行粉碎，过100～200目筛，将过筛后粉末置于马弗炉中，在800～900℃下煅烧3～4h，再自然冷却至室温，得纳米氧化钙，备用；
（4）称取0.3～0.5gK2HPO4、0.5～0.8gMgSO4、0.3～0.5g（NH4）2SO4加入培养皿中，再加入
700～800mL去离子水，搅拌5～10min，接种3～5株氧化硫杆菌至培养皿中，并将培养皿置于摇床中，在38～40℃下，振荡培养12～14h，过滤，得氧化硫杆菌菌种；
（5）将步骤（3）备用的纳米氧化钙加入烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，控制温度在45～
55℃，再依次向烧杯中加入200～300mL去离子水、10～15%上述氧化硫杆菌菌种，搅拌反应4～5h，随后将温度升高至90～100℃，搅拌20～30min，过滤，得滤饼；
（6）将上述所得滤饼置于烧瓶中，再加入300～400mL无水乙醇，随后以1～3L/min速率向烧瓶中通入0.6～0.8L二氧化碳，反应1～2h，过滤得滤渣，将滤渣置于95～105℃烘箱中干燥4～5h，碾磨得白色粉末，即一种碳酸钙纳米粉体材料。

[0005] 本发明的应用方法：将本发明制得的碳酸钙纳米粉体材料添加至塑料粉料中，添加量为塑料粉料总质量3～5%，在30～35℃，120r/min下搅拌使其充分混合均匀，经热压、卷曲、压制成型制得塑料试件。该粉体材料可有效降低塑料制品成本，提高试件的稳定性、硬度和钢度，改进塑料的加工性能、抗擦伤性和耐热性，值得推广与使用。

[0006] 本发明与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本发明制备步骤简单，制备过程中粒子分散性好，成本低；
（2）所得产物纯度高达99.9%以上，烧结性能好。

[0007] 首先称取20～30g方解石进行粉碎，过100～200目筛，得方解石粉，将其加入烧杯中，同时向烧杯中依次加入100～200mL去离子水、1～3g阳离子聚酰亚胺，并将烧杯置于超声振荡仪中振荡20～30min，得分散液；然后向上述分散液中依次加入10～15g氧化铝、10～15g铝溶胶，超声振荡20～30min，再将烧杯置于水浴锅中，控制温度在70～80℃，搅拌反应4～5h，得白色浆料；将上述白色浆料置于95～105℃烘箱中干燥7～8h，得固体粉末，将固体粉末进行粉碎，过100～200目筛，将过筛后粉末置于马弗炉中，在800～900℃下煅烧3～4h，再自然冷却至室温，得纳米氧化钙，备用；再称取0.3～0.5gK2HPO4、0.5～0.8gMgSO4、0.3～
0.5g（NH4）2SO4加入培养皿中，再加入700～800mL去离子水，搅拌5～10min，接种3～5株氧化硫杆菌至培养皿中，并将培养皿置于摇床中，在38～40℃下，振荡培养12～14h，过滤，得氧化硫杆菌菌种；将备用的纳米氧化钙加入烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，控制温度在45～55℃，再依次向烧杯中加入200～300mL去离子水、10～15%上述氧化硫杆菌菌种，搅拌反应4～
5h，随后将温度升高至90～100℃，搅拌20～30min，过滤，得滤饼；最后将上述所得滤饼置于烧瓶中，再加入300～400mL无水乙醇，随后以1～3L/min速率向烧瓶中通入0.6～0.8L二氧化碳，反应1～2h，过滤得滤渣，将滤渣置于95～105℃烘箱中干燥4～5h，碾磨得白色粉末，即一种碳酸钙纳米粉体材料。

[0008] 实例1首先称取20g方解石进行粉碎，过100目筛，得方解石粉，将其加入烧杯中，同时向烧杯中依次加入100mL去离子水、1g阳离子聚酰亚胺，并将烧杯置于超声振荡仪中振荡20min，得分散液；然后向上述分散液中依次加入10g氧化铝、10g铝溶胶，超声振荡20min，再将烧杯置于水浴锅中，控制温度在70℃，搅拌反应4h，得白色浆料；将上述白色浆料置于95℃烘箱中干燥7h，得固体粉末，将固体粉末进行粉碎，过100目筛，将过筛后粉末置于马弗炉中，在800℃下煅烧3h，再自然冷却至室温，得纳米氧化钙，备用；再称取0.3gK2HPO4、0.5gMgSO4、0.3g（NH4）2SO4加入培养皿中，再加入700mL去离子水，搅拌5min，接种3株氧化硫杆菌至培养皿中，并将培养皿置于摇床中，在38℃下，振荡培养12h，过滤，得氧化硫杆菌菌种；将备用的纳米氧化钙加入烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，控制温度在45℃，再依次向烧杯中加入200mL去离子水、10%上述氧化硫杆菌菌种，搅拌反应4h，随后将温度升高至90℃，搅拌20min，过滤，得滤饼；最后将上述所得滤饼置于烧瓶中，再加入300mL无水乙醇，随后以1L/min速率向烧瓶中通入0.6L二氧化碳，反应1h，过滤得滤渣，将滤渣置于95℃烘箱中干燥4h，碾磨得白色粉末，即一种碳酸钙纳米粉体材料。

[0009] 将本发明制得的碳酸钙纳米粉体材料添加至塑料粉料中，添加量为塑料粉料总质量3%，在30℃，120r/min下搅拌使其充分混合均匀，经热压、卷曲、压制成型制得塑料试件。该粉体材料可有效降低塑料制品成本，提高试件的稳定性、硬度和钢度，改进塑料的加工性能、抗擦伤性和耐热性，值得推广与使用。

[0010] 实例2首先称取25g方解石进行粉碎，过150目筛，得方解石粉，将其加入烧杯中，同时向烧杯中依次加入150mL去离子水、2g阳离子聚酰亚胺，并将烧杯置于超声振荡仪中振荡25min，得分散液；然后向上述分散液中依次加入13g氧化铝、13g铝溶胶，超声振荡25min，再将烧杯置于水浴锅中，控制温度在75℃，搅拌反应5h，得白色浆料；将上述白色浆料置于100℃烘箱中干燥8h，得固体粉末，将固体粉末进行粉碎，过150目筛，将过筛后粉末置于马弗炉中，在850℃下煅烧4h，再自然冷却至室温，得纳米氧化钙，备用；再称取0.4gK2HPO4、0.7gMgSO4、0.4g（NH4）2SO4加入培养皿中，再加入750mL去离子水，搅拌8min，接种4株氧化硫杆菌至培养皿中，并将培养皿置于摇床中，在39℃下，振荡培养13h，过滤，得氧化硫杆菌菌种；将备用的纳米氧化钙加入烧杯中，将烧杯置于水浴锅中，控制温度在50℃，再依次向烧杯中加入250mL去离子水、13%上述氧化硫杆菌菌种，搅拌反应5h，随后将温度升高至95℃，搅拌25min，过滤，得滤饼；最后将上述所得滤饼置于烧瓶中，再加入350mL无水乙醇，随后以2L/min速率向烧瓶中通入0.7L二氧化碳，反应2h，过滤得滤渣，将滤渣置于100℃烘箱中干燥5h，碾磨得白色粉末，即一种碳酸钙纳米粉体材料。

[0011] 将本发明制得的碳酸钙纳米粉体材料添加至塑料粉料中，添加量为塑料粉料总质量4%，在33℃，120r/min下搅拌使其充分混合均匀，经热压、卷曲、压制成型制得塑料试件。该粉体材料可有效降低塑料制品成本，提高试件的稳定性、硬度和钢度，改进塑料的加工性能、抗擦伤性和耐热性，值得推广与使用。

[0012] 实例3首先称取30g方解石进行粉碎，过200目筛，得方解石粉，将其加入烧杯中，同时向烧杯中依次加入200mL去离子水、3g阳离子聚酰亚胺，并将烧杯置于超声振荡仪中振荡30min，得分散液；然后向上述分散液中依次加入15g氧化铝、15g铝溶胶，超声振荡30min，再将烧杯置于水浴锅中，控制温度在80℃，搅拌反应5h，得白色浆料；将上述白色浆料置于105℃烘箱中干燥8h，得固体粉末，将固体粉末进行粉碎，过200目筛，将过筛后粉末置于马弗炉中，在900℃下煅烧4h，再自然冷却至室温，得纳米氧化钙，备用；再称取0.5gK2HPO4、0.8gMgSO4、0.5g（NH4）2SO4加入培养皿中，再加入800mL去离子水，搅拌10min，接种5株氧化硫杆菌至培养皿