手机知网 App
24小时专家级知识服务
打 开
手机知网|搜索

半透膜作用下碳酸钙仿生材料的制备

王秀珍

   生物矿化区别于一般矿化的显著特征是它通过有机大分子和无机物离子在界面处的相互作用,从分子水平控制无机矿物相的析出,从而使生物矿物具有特殊的多级结构和组装方式。仿生合成是将生物矿化的机理引入无机材料的合成,以有机物的组装体为模板,去控制无机物的形成,制备具有独特的显微结构的无机材料,使材料具有优异的物理和化学性能。仿生碳酸钙的研究就是为了模拟生物环境,合成更加接近于自然界中存在的碳酸钙晶体,为进一步深入了解生物矿化的机理以及合成高级复合材料提供新方法。 本文利用火棉胶制备的半透膜为模板模仿生物体的细胞膜,在氯化钙—碳酸钠的反应体系中制备CaCO_3仿生材料。分别利用傅立叶变换红外吸收光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段进行了表征。考察了半透膜、表面活性剂、添加剂、反应物浓度和反应时间等因素对CaCO_3的影响,得出了如下结论: 1.半透膜为模板制备CaCO_3。CaCl_2溶液在膜内,Na_2CO_3溶液在烧杯中得到的晶体以亚稳态的球霰石为主,形貌有双核和多核球形颗粒、不规则椭球体、梭形颗粒和花簇状不规则的大块颗粒。Na2CO_3溶液在膜内,CaCl_2溶液在烧杯中得到的晶体主要是方解石,出现了片层状和不规则形状颗粒。 2.非表面活性剂β-环糊精(β-CD)作用下制备CaCO_3。研究了β-CD的浓度和反应时间对碳酸钙晶体晶型和形貌的影响。立即过滤时得到的是块状和无定形颗粒的聚集体。搅拌3h,随着β-CD浓度的增大,不规则块状和椭球状变为多层重叠的块状结构和规则光滑的球体。β-CD存在下,有利于方解石的形成。 3.半透膜和非表面活性剂β-CD共同作用下制备CaCO_3。研究了β-CD的浓度和溶液的位置对碳酸钙晶体的影响。CaCl_2溶液和β-CD在膜内时,得到的晶体是方解石和球霰石的混合物,球霰石为主,形貌有花簇状、球形和梭形。Na_2CO_3溶液和β-CD在膜内时,随着β-CD浓度的变化,得到的晶体全是方解石,形貌有六面体和无定形颗粒。 4.半透膜和非离子表面活性剂吐温80(Tween 80)共同存在下制备CaCO_3。CaCl_2溶液和Tween 80在膜内时得到的样品中球霰石含量高,NaCO_3溶液和Tween 80在膜内时,样品中方解石居多。样品的形貌随浓度变化不是很明显,得到的晶体为球形和六面体的混合物。 5.半透膜和谷氨酸(L-Glu)共同作用下制备CaCO_3。研究了L-Glu的浓度和溶液的位置对碳酸钙晶体的影响。制得的晶体中球霰石的含量较高。随着L-Glu浓度的变化,形貌有块状结构、梭形颗粒、花瓣状片层结构的堆集体、不规则球体颗粒、楔形小颗粒堆积成的花簇状和海带状大片块状结构。本文的创新之处: 1.利用半透膜模仿生物体增长过程中细胞膜的作用制备CaCO_3。在溶液中半透膜起到了离子渗透作用,随着时间的变化形成浓度梯度,诱导晶体的成核生长。 2.研究了半透膜和非表面活性剂β-CD共同对CaCO_3晶体的影响,半透膜和非离子表面活性剂吐温80共同对CaCO_3晶体的影响。 3.研究了半透膜和谷氨酸共同作用下制备CaCO_3。……   
[关键词]:碳酸钙;生物矿化;仿生材料;球霰石;方解石
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:曲阜师范大学2008年
App内打开