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有机添加剂水溶液体系中的仿生合成研究

作　者: 王树乔
导　师: 潘力佳；曹洁明
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 应用化学
关键词: 生物矿化仿生合成碳酸钙碳酸钡硫酸钡有机添加剂晶体生长
分类号: TB391
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

生物材料以其特殊的复杂形貌有着独特的功能,其结构优美合理,性能优越,比合成材料具有更高的机械性能。基于生物的原理合成有机-机复合材料,逐渐引起学术界和工业界的广泛兴趣。本论文进一步发展和丰富了模拟生物矿化仿生合成有机-无机生物材料的方法,在有机添加剂下合成具有新颖独特的类自然生物仿生结构碳酸钙以及在控制不稳定晶相的等方面都获得了显著进展。利用具有亲水特性的聚合物分子或其它带有部分功能团复杂结构的大分子作为晶体生长改性剂,通过改变实验条件获得了一系列具有特定形貌,晶型及有序超结构的碳酸钙复合材料。取得的具体研究成果归纳如下:1.在三嵌段共聚物P123与Mg²⁺的混合水溶液中,通过控制反应条件对CaCO₃的微粒形貌进行调控。探讨了Mg²⁺浓度、反应时间、反应温度及P123浓度对CaCO₃粒子形貌和晶型的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线粉末衍射（XRD）对合成样品进行了表征。结果表明,Mg²⁺与Ca²⁺的比例对CaCO₃粒子形貌和晶型具有重要的影响。2.本文以BaCl₂·2H₂O和Na₂CO₃为原料,采用共沉淀法合成了碳酸钡粒子。通过添加合适的晶形控制剂,选择合适的用量,合成了空心六棱柱状的碳酸钡粒子,并对空心六棱柱状碳酸钡粒子的形成机理进行了初步的探讨。3.采用聚丙烯酰胺（PAM）为有机质,借助单个聚合物的调控作用,得到了具有新颖结构的花生状BaSO₄粒子,研究了PAM体系对BaSO₄晶体生长的影响。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-13
第一章绪论  13-29
  1.1 生物矿化  14-18
    1.1.1 生物矿化的概念  14-15
    1.1.2 生物矿化的过程  15-16
    1.1.3 生物矿化的特点  16-17
    1.1.4 生物矿化的常用方法  17-18
  1.2 仿生合成  18-20
    1.2.1 仿生合成的概念  18
    1.2.2 仿生合成技术的研究现状  18-20
      1.2.2.1 纳米微粒的仿生合成  18-19
      1.2.2.2 薄膜涂层的仿生合成  19
      1.2.2.3 多孔分子筛的合成  19
      1.2.2.4 复杂结构无机材料的仿生合成  19
      1.2.2.5 类生物矿物结构材料的仿生合成  19-20
    1.2.3 仿生合成材料的应用前景  20
  1.3 关于碳酸钙仿生合成的研究  20-25
    1.3.1 碳酸钙仿生合成的研究方向和现状  20-23
      1.3.1.1 有机质对碳酸钙结晶的生长取向的影响  20-22
      1.3.1.2 有机质对碳酸钙晶体的成核诱导  22-23
      1.3.1.3 有机质对碳酸钙晶体的生长习性的影响  23
    1.3.2 仿生合成过程中有机质与碳酸钙晶体之间的相互作用  23-25
      1.3.2.1 静电作用  24
      1.3.2.2 晶格几何匹配  24
      1.3.2.3 立体化学互补  24-25
  1.4 关于碳酸钡仿生合成的研究  25-26
  1.5 关于硫酸钡仿生合成的研究  26
  1.6 本文的研究意义及主要内容  26-29
第二章 P123/Mg~(2+)水溶液中CaC0_3结晶及形貌的调控研究  29-41
  2.1 引言  29-30
  2.2 实验  30-31
    2.2.1 原料  30
    2.2.2 实验过程  30-31
    2.2.3 测试与表征  31
  2.3 结果讨论  31-39
    2.3.1 Mg~(2+)对CaC0_3 晶体晶型和形貌的影响  31-35
    2.3.2 反应时间对CaC0_3 晶体晶型和形貌的影响  35-37
    2.3.3 P123 对CaC0_3 晶体形貌的影响  37-38
    2.3.4 反应温度对CaC0_3 晶体形貌的影响  38-39
  2.4 本章小结  39-41
第三章 P123 水溶液中BaC0_3结晶及形貌的调控研究  41-47
  3.1 引言  41
  3.2 实验部分  41-42
    3.2.1 原料  41
    3.2.2 合成  41-42
    3.2.3 表征  42
  3.3 结果讨论  42-46
    3.3.1 粒子表面SEM 分析  42-43
    3.3.2 粒子表面XRD 分析  43
    3.3.3 粒子 TEM 分析  43-44
    3.3.4 机理分析  44
    3.3.5 P123 对BaC0_3 晶体形貌的影响  44-45
    3.3.6 反应时间对BaC0_3晶体形貌的影响  45-46
  3.4 本章小结  46-47
第四章 PAM 水溶液体系中Ba_S0_4的形貌仿生合成  47-57
  4.1 引言  47-48
  4.2 实验部分  48-49
    4.2.1 原料  48
    4.2.2 合成  48
    4.2.3 表征  48-49
  4.3 实验结果与讨论  49-56
    4.3.1 PAM 水溶液体系中Ba_S0_4 的形貌仿生合成与表征研究-聚合物浓度变化对Ba_S0_4 生长的影响  49-51
    4.3.2 PAM 水溶液体系中 BaSO_4 的形貌仿生合成与表征研究-反应温度变化对 BaSO_4 生长的影响  51-53
    4.3.3 PAM 水溶液体系中 BaSO_4 的形貌仿生合成与表征研究-反应时间变化对 BaSO_4 生长的影响  53-55
    4.3.4 机理分析  55-56
  4.4 本章小结  56-57
第五章总结与展望  57-59
参考文献  59-69
致谢  69-70
在学期间的研究成果及发表的学术论文  70

有机添加剂水溶液体系中的仿生合成研究

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