半透膜作用下碳酸鈣仿生材料的制備.pdf

1、生物礦化區(qū)別于一般礦化的顯著特征是它通過有機大分子和無機物離子在界面處的相互作用，從分子水平控制無機礦物相的析出，從而使生物礦物具有特殊的多級結構和組裝方式。仿生合成是將生物礦化的機理引入無機材料的合成，以有機物的組裝體為模板，去控制無機物的形成，制備具有獨特的顯微結構的無機材料，使材料具有優(yōu)異的物理和化學性能。仿生碳酸鈣的研究就是為了模擬生物環(huán)境，合成更加接近于自然界中存在的碳酸鈣晶體，為進一步深入了解生物礦化的機理以及合成高級復合材

2、料提供新方法。 本文利用火棉膠制備的半透膜為模板模仿生物體的細胞膜，在氯化鈣—碳酸鈉的反應體系中制備CaCO3仿生材料。分別利用傅立葉變換紅外吸收光譜(FTIR)、X-射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)等測試手段進行了表征。考察了半透膜、表面活性劑、添加劑、反應物濃度和反應時間等因素對CaCO3的影響，得出了如下結論： 1.半透膜為模板制備CaCO3。CaCl2溶液在膜內，Na2CO3溶液在燒杯中得到的晶體以亞穩(wěn)態(tài)的

3、球霰石為主，形貌有雙核和多核球形顆粒、不規(guī)則橢球體、梭形顆粒和花簇狀不規(guī)則的大塊顆粒。Na2CO3溶液在膜內，CaCl2溶液在燒杯中得到的晶體主要是方解石，出現了片層狀和不規(guī)則形狀顆粒。 2.非表面活性劑β-環(huán)糊精(β-CD)作用下制備CaCO3。研究了β-CD的濃度和反應時間對碳酸鈣晶體晶型和形貌的影響。立即過濾時得到的是塊狀和無定形顆粒的聚集體。攪拌3h，隨著β-CD濃度的增大，不規(guī)則塊狀和橢球狀變?yōu)槎鄬又丿B的塊狀結構和規(guī)則

4、光滑的球體。β-CD存在下，有利于方解石的形成。 3.半透膜和非表面活性劑β-CD共同作用下制備CaCO3。研究了β-CD的濃度和溶液的位置對碳酸鈣晶體的影響。CaCl2溶液和β-CD在膜內時，得到的晶體是方解石和球霰石的混合物，球霰石為主，形貌有花簇狀、球形和梭形。Na2CO3溶液和β-CD在膜內時，隨著β-CD濃度的變化，得到的晶體全是方解石，形貌有六面體和無定形顆粒。 4.半透膜和非離子表面活性劑吐溫80(Twee

5、n 80)共同存在下制備CaCO3。CaCl2溶液和Tween 80在膜內時得到的樣品中球霰石含量高，NaCO3溶液和Tween 80在膜內時，樣品中方解石居多。樣品的形貌隨濃度變化不是很明顯，得到的晶體為球形和六面體的混合物。 5.半透膜和谷氨酸(L-Glu)共同作用下制備CaCO3。研究了L-Glu的濃度和溶液的位置對碳酸鈣晶體的影響。制得的晶體中球霰石的含量較高。隨著L-Glu濃度的變化，形貌有塊狀結構、梭形顆粒、花瓣狀片

6、層結構的堆集體、不規(guī)則球體顆粒、楔形小顆粒堆積成的花簇狀和海帶狀大片塊狀結構。 本文的創(chuàng)新之處： 1.利用半透膜模仿生物體增長過程中細胞膜的作用制備CaCO3。在溶液中半透膜起到了離子滲透作用，隨著時間的變化形成濃度梯度，誘導晶體的成核生長。 2.研究了半透膜和非表面活性劑β-CD共同對CaCO3晶體的影響，半透膜和非離子表面活性劑吐溫80共同對CaCO3晶體的影響。 3.研究了半透膜和谷氨酸共同作用下制