單分子膜誘導(dǎo)PbS和CdS晶體生長(zhǎng)研究.pdf

1、生物礦化作為生命科學(xué)與無(wú)機(jī)化學(xué)、生物物理學(xué)和材料科學(xué)的交叉點(diǎn)成為近年來(lái)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。仿生合成就是人們模擬生物礦化中無(wú)機(jī)物在有機(jī)基質(zhì)調(diào)制下形成過(guò)程的無(wú)機(jī)材料合成過(guò)程。利用Langmuir膜誘導(dǎo)無(wú)機(jī)晶體中的礦化過(guò)程越來(lái)越受到人們的關(guān)注。人們利用這一方法制備了大量具有特殊形貌和結(jié)構(gòu)特征的無(wú)機(jī)晶體。
　　 在以往的研究中，有機(jī)質(zhì)的調(diào)控作用作為仿生合成的重要基礎(chǔ)得到了廣泛的研究，而晶體生長(zhǎng)的礦化界面控制作為導(dǎo)致生物礦物具有特殊結(jié)構(gòu)的另一

2、個(gè)重要因素，尤其是界面上晶核和小晶粒在界面上運(yùn)動(dòng)自由度對(duì)于晶體結(jié)構(gòu)的調(diào)控作用的研究卻沒(méi)有得到足夠的重視。針對(duì)這一問(wèn)題，本文改變慣用的將高表面壓Langmuir膜作為模板的思路，通過(guò)降低表面壓增加界面自由度和改變反應(yīng)物濃度比例引入了礦化界面控制手段。通過(guò)調(diào)控體系中的界面反應(yīng)條件，獲得了具有特殊形貌和結(jié)構(gòu)特征的PbS和CdS晶體材料，并對(duì)各個(gè)因素對(duì)于PbS和CdS晶體材料生長(zhǎng)的調(diào)控作用進(jìn)行了初步探討。研究表明這一特殊的界面體系極大地改變了晶

3、體的聚集方式，為通過(guò)仿生途徑來(lái)合成具有特殊結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)功能材料提供了一種思路。
　　 具體的工作包括以下幾個(gè)方面：
　　 1.花生酸Langmuir膜誘導(dǎo)生長(zhǎng)三足狀結(jié)構(gòu)PbS晶體
　　 以花生酸(AA)Langmuir膜為有機(jī)模板，調(diào)控表面壓、CH3CSNH2的濃度和反應(yīng)時(shí)間得到了形貌規(guī)則的三足狀PbS晶體，XRD分析表明所得晶體沿(111)面取向生長(zhǎng)。分析認(rèn)為模板與溶液中離子的靜電作用是PbS晶體成核和結(jié)晶的前提

4、。在低表面壓狀態(tài)下，AALangmuir膜的局部調(diào)控和重組特性影響著PbS的成核和取向生長(zhǎng)，且生成的三角形。PbS顆粒在氣液界面上有極大的運(yùn)動(dòng)空間并通過(guò)取向粘連作用聚集成三足狀納米材料。通過(guò)本實(shí)驗(yàn)為合成特殊形貌的晶體材料提供一種新的嘗試。
　　 2.花生酸Langmuir膜誘導(dǎo)三足狀PbS晶體的形成過(guò)程研究
　　 為了揭示三足狀PbS晶體的演變過(guò)程，我們研究了不同結(jié)晶時(shí)間下PbS晶體的形貌。結(jié)果表明起初PbS粒子在AAL

5、angmuir膜誘導(dǎo)下生成三角形顆粒，由于氣液界面有較大的自由度，三角形顆粒通過(guò)取向粘連的機(jī)制聚集成三足狀晶體。該機(jī)理的揭示為更好的通過(guò)仿生途徑來(lái)合成具有特殊結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)功能材料提供了一種思路。
　　 3.CdS晶體的仿生礦化制備和聚集形態(tài)調(diào)控
　　 在第二章通過(guò)改變亞相溶液中陰陽(yáng)離子比例調(diào)控PbS晶體形貌和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，本章嘗試?yán)脷怏w擴(kuò)散的方式調(diào)控界面上晶體的生長(zhǎng)和聚集狀態(tài)。我們研究了不同濃度氨水溶液擴(kuò)散條件下聚β-苯