聚天冬氨酸預(yù)組裝仿生礦化合成碳酸鈣過程研究.pdf

1、碳酸鈣生物礦物具有復(fù)雜的形貌和優(yōu)異的性能，因此借鑒生物礦化理論仿生合成實(shí)現(xiàn)對碳酸鈣礦化過程的控制是合成新型碳酸鈣的有效方法。本文采用與生物蛋白類似的聚天冬氨酸作為有機(jī)質(zhì)，結(jié)合生物礦化中有機(jī)質(zhì)模板理論與現(xiàn)有仿生礦化方法提出了預(yù)組裝模板法，并且篩選了預(yù)組裝方式，優(yōu)化預(yù)組裝條件，確定超聲預(yù)組裝模板法后進(jìn)一步改變各結(jié)晶條件，探究對于碳酸鈣晶型、形貌的影響，分析聚天冬氨酸對于晶型、形貌的調(diào)控機(jī)理。
　　預(yù)組裝模板法與仿生礦化中常用的反應(yīng)沉淀

2、發(fā)以及碳化法相比，樣品中球霰石含量有著大幅提升，與氣體擴(kuò)散法相比則大幅減少了礦化需要的時(shí)間，有利于聚天冬氨酸形成模板對礦化過程進(jìn)行控制。進(jìn)一步對預(yù)組裝模板法預(yù)組裝方式進(jìn)行篩選及條件優(yōu)化，結(jié)果表明，使用超聲預(yù)組裝模板法，超聲時(shí)間為30min時(shí)，受PASP有機(jī)質(zhì)調(diào)控所產(chǎn)生的球霰石含量最高，達(dá)到82.21％，最適宜聚天冬氨酸發(fā)揮其調(diào)控作用。
　　采用超聲預(yù)組裝模板法，改變聚天冬氨酸濃度，樣品中球霰石含量隨聚天冬氨酸濃度的升高呈現(xiàn)出先大幅

3、升高而后微弱下降的趨勢，在濃度為2.5mg/mL球霰石含量達(dá)到92.52％，碳酸鈣形貌由立方菱面體轉(zhuǎn)變?yōu)榍蛐涡蚊玻接?0um下降至1um;溶液過飽和度指數(shù)的升高使得球霰石含量先升高后降低，球形碳酸鈣粒徑減小，立方菱面體的粒徑增大，當(dāng)SI=6.75時(shí)，球霰石含量最大，形貌為單一球形碳酸鈣;溫度升高有利于球霰石晶型的產(chǎn)生，80℃時(shí)，球霰石含量達(dá)到最大96.24％，溫度升高令球形碳酸鈣形成占據(jù)優(yōu)勢，粒徑由7-8um下降至1um左右，在60

4、-80℃間，球形顆粒團(tuán)聚形成長條狀晶體;模板溶液滴加時(shí)間的延長有利于球霰石含量上升，滴加時(shí)間40min后變化趨于平穩(wěn)，滴加時(shí)間40min內(nèi)，延長時(shí)間有利于形成球形形貌碳酸鈣。繼續(xù)延長時(shí)間對晶型、形貌的影響不大。攪拌速度的上升提高球霰石含量，其中攪拌速度為500rpm時(shí)，含量達(dá)到93.80％，在0-100rpm的較低攪拌速度下，得到了放射枝條狀碳酸鈣，升高攪拌速度200-500rpm，則得到球形碳酸鈣，且在500rpm時(shí)，顆粒具有良好的分

5、散性。
　　聚天冬氨酸通過其側(cè)鏈上-COO-基團(tuán)與Ca2+離子形成絡(luò)合物模板，其中-COO-與Ca2+結(jié)合的占據(jù)了Ca2+12配位體的空間位置，成核發(fā)生時(shí)，CO32-離子取代了-COO-基團(tuán)的位置，按照12配位體構(gòu)相成核生長形成球霰石，此外，聚天冬氨酸形成模板后對于提升了有機(jī)-無機(jī)界面局部微環(huán)境的過飽和度，有利于球霰石晶型的成核生長;聚天冬氨酸的-COO-基團(tuán)在晶體生長階段與特定晶面相互結(jié)合，起到了橋梁作用使碳酸鈣小顆粒間進(jìn)行自發(fā)