中国粉体网讯 近年来功能化矿物粉体复合材料研究备受关注，碳酸钙作为发展较早的传统粉体，以其庞大的储量、绿色且相对稳定的矿物性质、低廉的价格和生产成本，吸引了研究人员和生产企业的关注。

传统碳酸钙产业是由原料直接进行加工的产品（如GCC中填料级粉体等），附加值低、利润小、市场竞争激烈。将微纳米CaCO₃改性和与特定物质进行有序复合以构建功能材料，可调整、优化CaCO₃的表面特性、结构与材料属性，提高应用性能，并通过赋予复合材料新功能以实现CaCO₃产品的提质升级、拓展新的应用领域、提高利用价值、附加值和竞争力。微纳米CaCO₃改性与复合功能材料的构建及应用不仅对CaCO₃产业的发展和资源的高效、高价值利用及产品的绿色化生产具有积极带动作用，而且对其它非金属矿行业的技术进步也具有引领和参考价值。同时，它还通过协同提升与CaCO₃相复合的材料功能使这些材料的应用水平提高、用量和成本降低，从而推动这些材料及其应用行业的技术进步。

2025年4月10日，由中国粉体网主办的“2025第四届全国碳酸钙产业高值化发展交流大会暨第三届功能母粒材料及应用高峰论坛”在安徽池州成功召开！在本次大会期间，中国粉体网记者邀请了中国地质大学(北京)陈代梅教授做客“对话”栏目，为大家讲解CaCO₃基体复合功能材的内涵、制备技术和研究成果。

中国地质大学(北京)陈代梅教授

粉体网：陈教授，请您介绍一下您所在的团队，讲讲近期你们在钙材料方面的研究工作和一些新的著作？

陈教授：我们的团队是矿物复合材料研发团队，负责人是丁浩教授，主要成员还有梅乐夫教授、敖卫华教授、陈代梅教授(我)、孙思佳副教授、张涵博士后等。

近20多年以来，围绕微纳米CaCO₃改性与复合功能材料构建及其应用等主题开展了系统的科学研究，涵盖了基础研究、产品开发和应用等各个方面，在微纳米CaCO₃表面有机改性及其聚团、解聚和分散、CaCO₃复合金属化合物功能材料制备、CaCO₃为原料钙化合物制备和上述CaCO₃改性与复合功能材料作为填料、颜料、光催化剂、抗菌剂、陶瓷乳浊剂和在去除水中重金属离子等应用领域取得了一系列研究成果。

我们开发了CaCO₃-TiO₂和CaCO₃-SiO₂-TiO₂复合颜料、CaCO₃-TiO₂和CaCO₃-SiO₂-TiO₂复合陶瓷乳浊剂、CaCO₃表面负载纳米TiO₂和CdS复合光催化剂、CaCO₃/Al(OH)₃复合材料、CaCO₃负载ZnO及其改性超疏水涂层的制备与抗菌性能，开发的CaCO₃@SiO₂复合材料用在橡胶和塑料中大大节约白炭黑的用量，其中部分成果已实现了产业化。

目前有2-3项研究获得成果鉴定，4项成果获得省部级奖励，发表国际SCI论文150篇，国内核心期刊论文30篇，出版矿物复合材料相关学术著作7部。目前培养博士研究生21人、硕士研究生69人，博士后3人。

粉体网：陈教授，CaCO₃功能材料具体是指什么？有哪些种类？

陈教授：CaCO₃基体复合材料主要是以CaCO₃矿物为基体，以特定的无机功能材料为功能组分，将二者进行结构上的有序复合。也就是通过物理、化学和一些表面改性的方法赋予碳酸钙功能性，如吸附、催化、药物释放还有用在涂料、颜料时展现出的功能性填充效果。

碳酸钙功能材料分类方式也有很多种，例如天然碳酸钙、合成碳酸钙。按照形貌结构可以分为多孔碳酸钙、纳米碳酸钙、碳酸钙复合材料（无机、有机材料复合）。

按照应用领域我们可以将其分为多种，环保方面应用主要以碳酸钙为载体，如重金属吸附用碳酸钙功能材料；和二氧化钛复合，赋予碳酸钙一些催化性能；利用碳酸钙制备超疏水自清洁涂层材料等。医药方面应用，碳酸钙还可作为药物释放载体、骨修复材料。在橡胶、塑料方面应用，碳酸钙功能材料可以作为填充性功能材料，增加橡胶力学性能，整体提升补强效果。

粉体网：陈教授，您给大家科普一下CaCO₃功能材料制备关键技术有哪几种？

陈教授：碳酸钙成为功能材料主要依赖于制备技术，颗粒大小、粒径分布、晶型、表面性质相关的控制技术都是十分关键。

碳酸钙功能材料制备工艺主要分为：沉淀法、碳化法、模板法、生物矿化法、微乳液法。

沉淀法，这是制备碳酸钙功能材料最简单、最快速的方法。用此法生产碳酸钙功能材料的关键在于如何控制溶液的pH值、前絮物的浓度、添加剂，以此控制碳酸钙颗粒大小和晶型。

碳化法，这是制备碳酸钙最常用的技术，主要用于制备轻钙。用此法生产碳酸钙功能材料的关键在于控制CO₂的通入速度，以此来控制碳酸钙的晶型、颗粒大小。

模板法，分为硬模板法和软模板法。软模板法利用十二烷基硫酸钠(SDS)等有机物质作为表面活性剂控制形成多孔碳酸钙。硬模板法主要用聚丙乙烯（PS）或二氧化硅（SiO₂）作为载体生产多孔碳酸钙，对于重金属吸附效果很好。

生物矿化法，利用生物中的有机物质促进碳酸钙生成。生物矿化法生产的碳酸钙主要在骨材料中应用。

微乳液法，利用油和水的比例控制形成的微环境来控制碳酸钙的生长。该方法生产的碳酸钙颗粒细小、晶型可控，也可以用于功能性碳酸钙制备。

粉体网：陈教授，目前CaCO₃功能材料有哪些研发成果？

陈教授：近几年，碳酸钙高附加值应用一直是比较热门的研究课题。目前国际、国内、包括我们课题组都有一些新的研究成果，广泛用于药物传递、环保、化工等领域。

药物传递方面，中国科学院利用碳酸钙pH值敏感性，即通过对微环境酸性值的控制以碳酸钙为载体实现药物快速释放；在骨修复材料方面，哈佛大学以碳酸钙为贝壳结构制备壳聚糖复合材料，骨增强性能优越，强度达到200MPa。

在环保方面的应用，我们矿物复合材料研发团队制备了多孔碳酸钙，对Pb²⁺的吸附性能达到800mg/g；我们以碳酸钙包覆二氧化硅复合材料对Pb²⁺的吸附性能达到2000mg/g以上，远远高于国际上同类材料的吸附容量；我们以碳酸钙复合二氧化钛和硫化镉光催化材料用于吸附水中的有机污染物以及重金属，这些产品性能水平都非常高。

此外，碳酸钙，尤其是纳米碳酸钙在橡胶材料里具有广泛的应用，但是碳酸钙和高分子机体相容性差。我们课题组发明了二氧化硅包覆碳酸钙材料，大大提高了碳酸钙和有机物相容性，在橡胶、塑料中应用其拉伸强度、断裂伸长率等力学性能，包括一些热学性能得到有效提高，大大节约了白炭黑用量。

碳酸钙在新能源电池方面也有一些应用成果，有课题组以多孔碳酸钙为模板制备的多孔碳，产品比容量达到2000mAh·g^-1，这方面的研究也是大大拓宽了碳酸钙的应用领域和价值。

 (中国粉体网编辑整理/昧光)

注：图片非商业用途，存在侵权告知删除！