涂料、油墨、紙張、橡膠、建筑材料、塑料制品.......這些都是碳酸鈣粉體常見(jiàn)的應(yīng)用，其主要起到填充的作用，價(jià)格通常為數(shù)百元/噸，產(chǎn)品附加值較低，因此，碳酸鈣企業(yè)要想實(shí)現(xiàn)突圍，就必須將普通碳酸鈣加工成更細(xì)、更純、分散性更好的納米碳酸鈣，并應(yīng)用于一些更高端的應(yīng)用領(lǐng)域，比如光學(xué)、電子、生物醫(yī)藥等就是極具潛力的方向。

一、在光學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

1、發(fā)光材料

碳酸鈣是一種發(fā)冷光的無(wú)機(jī)物，具有良好的化學(xué)和熱穩(wěn)定性，而且能夠很好地吸收紫外線(xiàn)，是一種很有前景的熒光粉基質(zhì)，可通過(guò)摻雜稀土離子可以得到具有發(fā)光亮度高、余輝時(shí)間長(zhǎng)、衰減慢等優(yōu)點(diǎn)的發(fā)光材料，。

在碳酸鈣基發(fā)光材料中，稀土離子在CaCO₃晶體中是以晶格取代方式存在，其發(fā)光性能與碳酸鈣的晶型以及摻雜稀土元素的種類(lèi)有關(guān)，其中稀土元素的種類(lèi)主要影響發(fā)光顏色，而碳酸鈣晶型主要影響發(fā)光強(qiáng)度，比如Ln³⁺可實(shí)現(xiàn)藍(lán)綠發(fā)光，而Eu³⁺則是一種很好的具有窄帶發(fā)射的紅光激活劑；球霰石型碳酸鈣摻雜Eu³⁺的發(fā)光材料主要呈現(xiàn)紅光發(fā)射，而在方解石型的發(fā)光材料中，則以橙紅發(fā)射為主，前者的發(fā)光強(qiáng)度高于后者。因此通過(guò)調(diào)節(jié)不同顏色熒光粉的比例，可以配成冷白色、暖白色和日光等不同色溫的發(fā)光材料，廣泛應(yīng)用用于照明、顯示器、生物醫(yī)用巧光探針和軍事等方面。

碳酸鈣基發(fā)光材料

2、OLED空穴注入層

有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）是一種電流型的有機(jī)發(fā)光器件，是通過(guò)載流子的注入和復(fù)合而致發(fā)光的現(xiàn)象，為了提高載流子注入的效率，空穴注入層（HIL）材料的選擇非常重要，通常TMDs、過(guò)渡金屬氧化物（TMO）和 PEDOT:PSS是OLED 空穴注入層的首選。近年來(lái)，劉鈺偉等通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)以 CaCO₃ +GO（氧化石墨烯）作為 HIL 的 OLED 器件，通過(guò)改變 CaCO₃ 溶液濃度，也可調(diào)整其空穴注入能力以及載流子平衡，提高器件的輻照度等光電特性，從而降低器件的開(kāi)啟電壓和驅(qū)動(dòng)電壓，制備出低功耗高亮度的OLED器件。

CaCO₃溶液和 GO 溶液的制備過(guò)程以及基于 CaCO₃和 GO 作為 HIL 的正置結(jié)構(gòu) UV OLED 的結(jié)構(gòu)示意圖

3、光催化

基于半導(dǎo)體而發(fā)展起來(lái)的光催化技術(shù)因其直接利用太陽(yáng)能分解水產(chǎn)氫、降解各種污染物以及殺菌而受到廣泛關(guān)注。然而，由于電子-空穴快速?gòu)?fù)合以及光利用率偏低，光催化的實(shí)際效率較低。

納米碳酸鈣具有純度高、白度高、比表面積大等特點(diǎn)，可將碳酸鈣顆粒作為載體負(fù)載TiO₂制備復(fù)合光催化劑（CAT-CC），既可以提高TiO₂分散性，增加活性位點(diǎn)和光吸收面積；還可以利用TiO₂與CaCO₃在界面處形成化學(xué)鍵合，使TiO₂的光生電子形成新的傳輸通道，進(jìn)而提高光生電子和空穴的分離效率，并阻止TiO₂降解水中污染物時(shí)的流失，實(shí)現(xiàn)納米TiO₂應(yīng)用回收和循環(huán)利用，同時(shí)提高碳酸鈣的利用價(jià)值。

CAT-CC微觀(guān)結(jié)構(gòu)

二、在電子領(lǐng)域的應(yīng)用

納米鈦酸鋇作為電子陶瓷元器件行業(yè)的重要基礎(chǔ)原料。從理論上來(lái)看，細(xì)而均勻的鈦酸鋇晶粒在單位厚度上的晶界數(shù)目較多，因此器件工作時(shí)，分配在每個(gè)晶界上的有效電壓就越少，器件的耐電壓值會(huì)更高。

電子級(jí)碳酸鈣作為鈦酸鋇系常用的晶粒細(xì)化劑，隨著添加量的增加，可以促使BaTiO₃的低溫相變點(diǎn)移向更低的溫度，從而使BaTiO₃晶粒尺寸幾乎呈線(xiàn)性下降，有效促進(jìn)芯片致密化，提升器件的耐電壓性。除此之外，由于電子級(jí)碳酸鈣具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，不會(huì)因溫度升高而發(fā)生顯著的化學(xué)或物理變化，其加入還能夠減少介電常數(shù)隨溫度變化的敏感性，使器件在高溫下保持較好的介電性能，可用作限流保護(hù)/消磁/啟動(dòng)/發(fā)熱元件（PTC）、多層獨(dú)石電容器元件（MLCC）、微波元件、壓電/壓敏元器件的優(yōu)質(zhì)填充材料。

碳酸鈣在電子陶瓷領(lǐng)域的應(yīng)用（圖來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）

三、在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

碳酸鈣富含生物體中廣泛存在的鈣元素，先天便具備優(yōu)異的生物兼容性和較強(qiáng)的可吸收性，因此其在醫(yī)療領(lǐng)域也逐漸展露出不俗的應(yīng)用潛力。

1、藥物載體

碳酸鈣具有無(wú)毒無(wú)害、比表面積大、生物可降解性、pH敏感性、機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性良好的優(yōu)點(diǎn)，以其作為藥物載體時(shí)不僅具有很強(qiáng)的負(fù)載藥物的能力，而且不易損壞，可保障攜帶藥物在癌細(xì)胞或腫瘤組織外部的弱酸性環(huán)境和癌細(xì)胞內(nèi)部的溶酶體的觸發(fā)下平穩(wěn)釋放，使藥物在病灶區(qū)域能停留更長(zhǎng)時(shí)間，提高藥物治療效果，并減輕藥物對(duì)患者造成的毒副作用。

目前利用碳酸鈣載藥已經(jīng)取得了很多成果，主要的研究方向及熱點(diǎn)有：用碳酸鈣直接載藥；碳酸鈣作犧牲模板制備載藥微囊；碳酸鈣表面接靶向配體，實(shí)現(xiàn)靶向藥物控釋等。

碳酸鈣作為藥物載體

2、超聲增強(qiáng)造影劑

納米碳酸鈣因量子點(diǎn)效應(yīng)而具有幾乎無(wú)干擾的快速響應(yīng)特性，因此可通過(guò)將納米碳酸鈣與有機(jī)熒光分子(比如吲哚類(lèi)菁，吲哚菁綠)，無(wú)機(jī)納米材料(比如金納米，四氧化三鐵)或者元素離子(比如錳離子，銪離子，釓離子)等材料相結(jié)合制備超聲增強(qiáng)造影劑，極大提高超聲成像造影信號(hào)的強(qiáng)度。

3、營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)劑

碳酸鈣是目前應(yīng)用最廣泛的鈣補(bǔ)充劑，在增加骨密度保健食品的原料使用頻數(shù)≥10的原料中，使用頻次最高，用量最高可超過(guò)50%。除此之外，其還在面制品、谷物早餐、餅干、乳制品、軟膠囊、飲料等眾多產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。

小結(jié)

目前來(lái)說(shuō)，我國(guó)納米碳酸鈣行業(yè)的技術(shù)水平仍然有著很大的提升空間，產(chǎn)品存在品種少，產(chǎn)品的晶形不規(guī)整，粒徑分布寬的問(wèn)題，產(chǎn)品附加值較低，主要用于一些中低端領(lǐng)域，而要想讓碳酸鈣產(chǎn)品在“光、電、生”等領(lǐng)域上發(fā)光發(fā)熱，還需要加大研發(fā)投入，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。

PS：7月10-13日，百色市為充分利用市內(nèi)豐富的碳酸鈣資源，積極推進(jìn)碳酸鈣資源的開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，優(yōu)化營(yíng)商環(huán)境，以吸引更多的投資和技術(shù)支持，特與中國(guó)電子材料行業(yè)協(xié)會(huì)粉體技術(shù)分會(huì)聯(lián)合舉辦“2024年全國(guó)電子級(jí)非金屬礦粉體材料暨百色精細(xì)氧化鋁論壇”，誠(chéng)邀您的參與！。

參考文獻(xiàn)：

1、劉鈺偉. 硒化鎢量子點(diǎn)與碳酸鈣溶液的合成及其在電致發(fā)光器件中的應(yīng)用[D].桂林電子科技大學(xué).

2、孫思佳,潘磊,丁浩,等.CaCO3負(fù)載納米TiO2復(fù)合光催化劑制備及性能研究[J].非金屬礦.

3、羅思瑤,陳傳盛.ZnO納米棒改性CaCO3的光催化性能[J].南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).

4、張哲軒,周洋,李潤(rùn)豐,等.納米碳酸鈣——生產(chǎn)、改性和應(yīng)用[J].材料導(dǎo)報(bào).

5、吳丁威. 碳酸鈣微球在藥物負(fù)載和緩釋中的應(yīng)用[D].太原理工大學(xué).

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