基于模板輔助—仿生礦化機(jī)理制備羥基磷灰石納米晶簇及其電化學(xué)傳感性能研究.pdf

1、羥基磷灰石(HAp)被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)用材料，同時，其獨(dú)特的三維網(wǎng)狀原子結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出優(yōu)良的電化學(xué)傳感性能，具有廣泛的應(yīng)用前景。在眾多合成方法中，模板輔助下的仿生礦化法不但具有環(huán)境友好、工藝簡便、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，而且能夠有效地對HAp的形貌及微結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控。本論文針對這一應(yīng)用領(lǐng)域，開發(fā)了多種模板控制-仿生礦化制備HAp納米晶簇的技術(shù)，深入研究了模板對于晶簇形貌和微結(jié)構(gòu)的調(diào)控規(guī)律，并且進(jìn)一步考察了HAp晶簇對二價有毒重金屬離子、三價砷以及有機(jī)

2、分子等物質(zhì)的電化學(xué)傳感能力，研究內(nèi)容包括:
　　 1.提出了天然生物模板輔助-仿生礦化制備HAp納米晶簇的新方法。系統(tǒng)研究了仿生礦化條件下，天然生物膜及天然生物質(zhì)對于HAp晶簇形核和生長的調(diào)控規(guī)律。結(jié)果表明，天然生物膜（雞蛋殼內(nèi)膜和竹內(nèi)膜）主要通過控制反應(yīng)離子的擴(kuò)散來控制晶體生長，膜的物化特性及表面官能團(tuán)能夠影響晶體在其表面形核;較高的溫度或較高的pH值能夠增大形成HAp的驅(qū)動力，有利于HAp的生長;沿c軸方向的晶體生長占主導(dǎo)地

3、位，遵循形核-溶解再結(jié)晶-自組裝的晶體生長機(jī)制。而天然生物質(zhì)（雞蛋殼）中的有機(jī)基質(zhì)對于HAp晶簇的生長具有調(diào)控作用，在其作用下天然生物質(zhì)能夠更快地轉(zhuǎn)化為HAp，可以形成三維花狀HAp晶簇。
　　 2.開發(fā)了Nafion陽離子交換膜輔助下構(gòu)建特異形貌HAp納米結(jié)構(gòu)的技術(shù)。在仿生礦化條件下，首次制備出具有海參狀形貌和特殊晶體結(jié)構(gòu)的HAp納米晶簇，遵循底端生長機(jī)制。此外，首次采用陽離子交換膜輔助-電沉積技術(shù)制備出三維結(jié)構(gòu)納米HAp晶簇

4、，并發(fā)現(xiàn)金屬基體的標(biāo)準(zhǔn)電勢以及微觀結(jié)構(gòu)、電沉積溫度和電壓等因素均能夠顯著影響HAp的沉積。其中，陽離子交換膜能夠基于空間位阻及分子識別等作用來降低HAp生成的活化能壘，從而加速反應(yīng)進(jìn)行。
　　 3.發(fā)展了具有特異形貌羥基磷灰石晶簇修飾下的電化學(xué)傳感器的檢測技術(shù)，并研究了晶簇形貌和微結(jié)構(gòu)對于其電化學(xué)傳感性能的關(guān)系，主要是對于電催化過程動力學(xué)的影響。結(jié)果表明，具有較高比表面積和吸附能力的海參狀HAp晶簇對于二價重金屬離子(pb2+和