《表1 不同硼酸浓度制备碳酸钙的平均粒径》

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《球形碳酸钙的控制合成研究》

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图3为不同硼酸浓度制备碳酸钙的SEM照片。表1为不同硼酸浓度制备碳酸钙的平均粒径。晶型控制剂在反应过程中对晶型起到诱导作用或引导作用[9]。由图3a看出，未添加硼酸时，碳酸钙结晶过程中无晶型控制剂引导，产物为菱面体形的方解石和球形的球霰石。添加硼酸后，在硼酸作用下中心阳离子配位数变为6，产物均为能量较低的方解石型碳酸钙[6]。晶体在溶液中的生成一般包含两个过程，即晶核形成和晶核长大，只有当结晶物质的浓度超过过饱和度时，才可能从水溶液中析出晶体或晶核。因此，在体系中添加硼酸可能引起碳酸钙局部过饱和度增加，不仅有利于碳酸钙晶核的形成，而且也可以提高生成碳酸钙晶核的数目和速率，从而促进碳酸钙晶体的成核[2]。随着硼酸添加量逐步増大，硼酸通过电荷匹配作用可以和Ca2+配位，就相当于提高了局部过饱和度，为方解石提供了更多的成核位点。也就是说，由于硼酸的电荷匹配作用能够促进方解石的成核作用[10]，所以硼酸的量越大，生成的方解石晶核越多，又因为溶液中的Ca2+和CO32-的量是一定的且相同，因此硼酸量越大通过电荷匹配作用结合的Ca2+越多，晶核的生成量越多，溶液中保留的Ca2+和CO32-的量越少，不利于方解石的长大，生成的方解石晶体较硼酸量少的溶液要小。这就是随着硼酸的量增加方解石晶体变小的原因[2]。另外，硼酸浓度增大能够大大地降低溶液的表面张力，从而降低了方解石晶体的表面能，使晶体稳定生长[10]。硼酸浓度达到0.5 mol/L以后，生成的无定形碳酸钙无明显的晶体形貌。由图3和表1可知，当硼酸浓度为0.4 mol/L时，制得的球形碳酸钙形貌规整，平均粒径最小，达到2.22μm。