真空冷冻干燥法制备纳米碳酸钙粉体实验研究
近几年来，随着纳米科技的迅速发展，纳米材料的应用受到各个领域的广泛关注，纳米碳酸钙作为一种优质填料和白色颜料，由于具有成本低、性能优、无毒无味等特点，广泛应用在橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、医药、化妆品等众多行业。目前制各纳米碳酸钙的方法主要有:复分解法、碳化法、乳液法、凝胶法、非冷冻法。 真空冷冻干燥法制备的纳米粉体具有微粒形状规则、粒径小而均匀、粒度分布窄、化学成分纯、粒子间无硬团聚、分散性好等特点，因而受到关注。 所以本文不仅选用真空冷冻干燥方法制各纳米碳酸钙而且利用自行开发的真空冷冻干燥显微镜成功的观测、记录了溶液冻结蒸发的全过程，并且对溶液冻结蒸发的过程进行了分析和研究。 本文利用碳酸氢钙溶液为制备纳米碳酸钙的前驱体溶液，在同样的条件下分别采用直接冷冻干燥方法和真空蒸发冻结方法制备粉体，通过X射线检测和透射电镜检测发现所制备的粉体为多晶体，存在两种晶体类型，粉体很纯净不含其它的杂质，粉体疏松多孔，采用上述两种方法都能得到粒径在50纳米左右的碳酸钙，用两种方法得到的粉体从形貌到成份都没有太大的区别，但是利用真空蒸发冻结方法就会节约很多的能源，这对以后对利用真空冷冻干燥方法制备纳米碳酸钙有很大的指导意义。 本文还设计实验探索如何防止溶液在真空蒸发冻结过程中的爆沸（除去温度和压力因素）。以纯水为例通过实验可以得出结论:纯水中的溶解气体对自冻结过中的第一次爆沸有很大的影响，把经过脱气处理的水中放入瓷片会很有效的防止第二次爆沸时液体的飞溅。 本文完成了对真空冷冻干燥显微镜的开发工作，并对其结构、工作原理和能够在实际工作中的应用进行了详尽的描述。利用冻干显微镜实现了对冻干过程的显微观测，并对其温度和压强的纪录，分析了液体冻结的结晶状态，通过控制系统对导热块的升温和降温掌握了溶液真空蒸发和真空冷冻干燥的微观特点，验证了在冷冻干燥过程中溶液的偏析，首次利用冻干显微镜直接观测法测定了碳酸氢钙溶液的共晶点和共熔点温度。首次在显微结构上研究了碳酸氢钙溶液的冻结过程，对以后利用真空冷冻方制备成分均匀，颗粒尺寸理想的粉体有着重要的影响。
纳米碳酸钙粉体;真空冷冻干燥法;结晶类型;显微结构
东北大学
硕士
化工过程机械
张世伟
2010
中文
TB383
85
2014-02-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）