科研快讯 | 结晶碳酸氢钙的合成

 近日，浙江大学基础交叉研究院交叉原创板块成员、化学系唐睿康教授与刘昭明研究员联合北京大学孙俊良教授团队在JACS发表题为Synthesis of Crystalline Calcium Bicarbonate的突破性研究成果，成功合成并解析了两个世纪以来始终未能获得的结晶碳酸氢钙（Ca(HCO₃)₂），填补了教科书级别的空白。

 碳酸氢钙（Ca(HCO₃)₂）的存在早在两个多世纪前就被提出，但由于钙-碳酸氢根离子间相互作用在固体中不如钙-碳酸根作用稳定，因此一直无法在自然界或实验室中分离得到纯化合物，所有尝试均以形成碳酸盐告终。碳酸氢钙在碳循环和生化过程中扮演重要角色，是地球上最大的碳库之一，然而多价金属的碳酸氢盐化合物及其形成机制始终未能明确，限制了人们对CO₂参与反应的理解与调控。

 该研究通过调控键合环境与溶剂极性，在低极性溶剂中稳定了钙与碳酸氢根离子的直接配位，首次获得具有明确晶体结构的Ca(HCO₃)₂。结构解析显示其具有层状多孔框架，与方解石同构但键合方式截然不同。研究进一步揭示高极性溶剂（如水）中钙离子的强极化作用会破坏碳酸氢根稳定性，从而解释了为何传统水相体系无法获得该晶体。这项工作不仅证实了长期存在的理论推测，更提出了通过调控离子极化突破热力学限制的新策略，为多价金属碳酸氢盐化学、CO₂矿化机制及碳循环建模提供了关键分子基础，对能源环境与材料科学领域具有深远意义。