碳酸钙是一种重要的无机填料,被广泛应用在造纸、橡胶、涂料等行业,在世界范围拥有广阔的市场前景。随着科技的发展,各行各业对碳酸钙的品质提出了更高的要求,特殊功能和特定形貌的超细碳酸钙越来越受到行业追捧。因此,研究制备特殊形貌的纳米碳酸钙并探索其碳化结晶机理,以期指导工业化生产,具有重要的现实意义。本文以工业级石灰为原料,从不同类型的晶型导向剂中筛选出草酸作为添加剂,采用间歇鼓泡碳化法制备出了片状纳米碳酸钙;并对制备工艺条件进行了优化;然后运用XRD、SEM、FT-IR、TGA等表征手段对碳化过程中的取样物进行了对比分析,对片状纳米碳酸钙的碳化结晶过程机理进行了探讨;最后利用密度泛函理论(DFT)对草酸与碳酸钙间的相互作用进行了模拟计算。主要研究内容和结果如下:1、比较了不同类型晶型导向剂作用下得到的碳酸钙的晶型、形貌和粒径分布,筛选出草酸作为制备片状纳米碳酸钙的添加剂。2、进一步研究了各工艺参数的变化对产品晶型、形貌和粒径的影响规律,得到了制备目标产品的最佳工艺条件,即于反应开始前加入7wt%草酸,在反应温度为20℃,CO2混合气流量为0.2m3/h,Ca(OH)2浓度0.6mol/L时可制得粒径分布窄,平均粒径为60.9nm的片状方解石纳米CaCO3。3、运用XRD、SEM、FT-IR、TGA等表征手段对碳化过程中的取样物进行了对比分析,进而对片状纳米碳酸钙的碳化结晶过程机理进行了探讨。研究表明:草酸分子所带的羧基与溶液中的游离Ca2+离子发生螯合作用,促进了成核,然后草酸分子吸附在晶体表面阻碍其某一轴向面的生长,最终形成片状CaCO3。4、最后,我们利用密度泛函理论(DFT)对草酸与碳酸钙间的相互作用进行了模拟计算。计算结果显示,草酸分子羧基上的单键O原子与方解石(104)晶面上的Ca原子稳定吸附,阻碍了晶体在这一晶面方向的生长。