帶電荷納米線誘導(dǎo)無機(jī)納米材料的生長及其性能研究.pdf

1、有機(jī)體內(nèi)的生物礦物無論在多級分層結(jié)構(gòu)上還是在性能上都具有著很大的優(yōu)越性。運(yùn)用生物礦化的基本原理制備具有優(yōu)越性能的新型功能材料已成為化學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域的重要挑戰(zhàn)之一。一維納米結(jié)構(gòu)在尺度和維度上類似于生物體內(nèi)能夠誘導(dǎo)生物礦物成核生長的超分子或其組裝體。基于此，在本論文中選用各種表面帶有電荷的一維納米線為前驅(qū)物，主要討論了如何利用無機(jī)納米線誘導(dǎo)生物礦物的成核生長并以其為模板誘導(dǎo)制備新型功能材料。取得的主要研究結(jié)果如下：
　　1.建立了由

2、超細(xì)無機(jī)納米線誘導(dǎo)無定型碳酸鈣(ACC)生長組裝的合成體系，成功制備了ACC@Te納米線和ACC納米片。在該體系中，以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)分子穩(wěn)定的碲(Te)納米線為誘導(dǎo)劑，分別通過氣相擴(kuò)散法和溶劑熱法誘導(dǎo)組裝ACC納米顆粒。值得注意的是，納米線表面電荷對于在形成尺寸均一的ACC@Te納米線和ACC納米片的過程中起到了至關(guān)重要的作用。通過調(diào)節(jié)Te納米線的濃度、混合溶劑的體積比和Te納米線的直徑，探討了ACC@Te納米線和ACC納米片

3、的形成機(jī)理。此外，利用ACC納米片作為組裝單元可以成功制得具有顯著韌性的海藻酸鈉/ACC仿生復(fù)合薄膜;ACC納米片上大量存在PVP分子因而可以負(fù)載磁性納米粒子，制得具有磁性的ACC功能材料。這種利用超細(xì)納米線誘導(dǎo)無定型生物礦物組裝的方法可以擴(kuò)展至其他無機(jī)碳酸鹽材料的控制合成，也為深入理解生物礦化的機(jī)理提供了一些線索。
　　2.創(chuàng)立了一種利用硬硅酸鈣納米線誘導(dǎo)合成無定型金屬氫氧化物納米纖維的通用方法。運(yùn)用這種方法合成了組分可控的一系

4、列無定型二元金屬氫氧化物納米纖維。對金屬氫氧化物進(jìn)行熱處理，還可制得相應(yīng)的金屬氧化物納米纖維。這一方法還可擴(kuò)展到其他無定型金屬氫氧化物材料控制合成過程，所制備的金屬氫氧化物納米纖維和金屬氧化物納米纖維有望在眾多領(lǐng)域中具有潛在的應(yīng)用。
　　3.發(fā)展了一種硬硅鈣石納米線誘導(dǎo)制備赤鐵礦微米球介觀晶體的新方法。將硬硅酸鈣納米線與氯化鐵溶液混合后，經(jīng)水熱反應(yīng)整個反應(yīng)系統(tǒng)被加熱至160℃，此后，初級赤鐵礦納米組裝單元定向組裝，最后獲得尺寸均一

5、、高度結(jié)晶的赤鐵礦介觀晶體。在此礦化體系中，可以通過調(diào)節(jié)納米線和FeCl3的濃度分別調(diào)節(jié)赤鐵礦介觀晶體的尺寸和形貌。這種生物礦化模擬方法為合成其他介觀材料提供了一種新的策略。
　　4.研究了含鎂無定形碳酸鈣(Mg-ACC)在乙醇/水混合溶劑中相轉(zhuǎn)變過程，此過程反應(yīng)條件溫和且不添加任何有機(jī)添加劑。調(diào)節(jié)溫度、乙醇/水體積比以及Mg-ACC的初始濃度可以實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)物的熱力學(xué)和動力學(xué)調(diào)節(jié)。此外，55℃時4.5mM Mg-ACC在乙醇-水混合