近日，廣西大學(xué)廣西碳酸鈣產(chǎn)業(yè)化工程院研究團(tuán)隊(duì)在學(xué)術(shù)期刊《化工進(jìn)展》（2025, 44(7): 3757-3769.）發(fā)表了題為《超重力-微界面法制備類球形納米碳酸鈣》的研究性論文。

該研究采用超重力-微界面碳化反應(yīng)器，以聚乙烯亞胺（PEI）為晶型控制劑、甲醇為分散劑，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定制備粒徑為40–60 nm的類球形納米碳酸鈣。通過優(yōu)化反應(yīng)條件（反應(yīng)溫度12℃、PEI添加量4%、甲醇體積分?jǐn)?shù)20%、CO?流量2.5 L/min、氫氧化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%），顯著提升了氣液傳質(zhì)效率，使CO?利用率達(dá)到58.06%，較傳統(tǒng)鼓泡塔反應(yīng)器提升近5倍。

超重力-微界面碳化反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

1—pH計(jì)；2、12—?dú)怏w質(zhì)量流量計(jì)；3—進(jìn)料罐；4—取樣口；5—高速攝像機(jī)；6—計(jì)算機(jī)；7—離心泵；8—微界面反應(yīng)器；9—浮子流量計(jì)；10—冷卻循環(huán)系統(tǒng)；11—止逆閥；13—減壓閥；14—CO2氣體鋼瓶

不同條件下制備得到的碳酸鈣產(chǎn)品的SEM圖

不同反應(yīng)器中氣泡粒徑分布

不同反應(yīng)器對(duì)比

研究通過高速攝像、SEM、XRD、FTIR等多種表征手段，系統(tǒng)分析了氣泡粒徑、反應(yīng)參數(shù)對(duì)產(chǎn)物形貌與晶型的影響，并揭示了類球形納米碳酸鈣的形成機(jī)制：在PEI與甲醇協(xié)同作用下，顆粒經(jīng)歷從無定形態(tài)→束狀→半球形→球形→破碎成類球形納米顆粒的演變過程，最終形成球霰石型碳酸鈣。

該研究由國(guó)家自然科學(xué)基金（項(xiàng)目編號(hào)：52162004；項(xiàng)目名稱：超重力-微界面?zhèn)髻|(zhì)強(qiáng)化反應(yīng)-結(jié)晶耦合法制備納米碳酸鈣）資助，由廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院與廣西碳酸鈣產(chǎn)業(yè)化工程院有限公司合作完成。研究生孫金磊為第一作者，廖丹葵教授為通訊作者。研究不僅為納米碳酸鈣的高效、可控制備提供了新方法，也展現(xiàn)了超重力-微界面技術(shù)在強(qiáng)化傳質(zhì)、提升反應(yīng)效率方面的顯著優(yōu)勢(shì)。該技術(shù)將CO?氣泡由毫米級(jí)高效轉(zhuǎn)化為微米級(jí)，大幅提高氣液界面面積和傳質(zhì)速率，從而顯著提升碳化反應(yīng)效率和二氧化碳利用率，降低了能耗與物耗，展現(xiàn)出了良好的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。目前，納米碳酸鈣產(chǎn)品在塑料、橡膠、涂料、醫(yī)藥、化妝品以及食品工業(yè)等高附加值領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。未來，通過對(duì)不同晶型納米碳酸鈣的可控制備，將進(jìn)一步拓展其市場(chǎng)潛力。

作為全國(guó)第一家也是目前唯一的省部級(jí)碳酸鈣專業(yè)研究院所，廣西大學(xué)廣西碳酸鈣產(chǎn)業(yè)化工程院長(zhǎng)期致力于碳酸鈣材料在生物醫(yī)藥、食品應(yīng)用、化學(xué)化工等領(lǐng)域的深度開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化推廣。工程院誠(chéng)摯歡迎國(guó)內(nèi)外高校、科研院所及相關(guān)企業(yè)，就碳酸鈣前沿研究、技術(shù)攻關(guān)與項(xiàng)目合作開展廣泛交流，共同推動(dòng)碳酸鈣產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

來源：廣西大學(xué)