模拟生物矿化法合成新型BaCO.docVIP

模拟生物矿化法合成新型BaCO摘要我们在磷酸化的双亲性嵌段共聚物水溶液中合成了具有新奇形貌的BaC03双螺旋纳米线及柱体螺旋纳米线。这类具有螺旋结构的矿化产物，具有类似生物材料的形貌特征。其生长过程包含特殊的结晶生长过程:聚合物诱导的液态前驱物过程(PILP ) ;溶液一前驱物一固体(SPS)生长过程;以及纳米晶体的微观自组装三个过程。为了深入探究其特殊形貌形成的原理，我们详细的观察了其生长过程，并通过调整溶液及衬底的条件，探索了影响其生长的主要因素。模板法一般采用具有螺旋结构的生物大分子或人工合成高分子，在其表面沥积无机材料，从而形成具有螺旋结构的纳米线。图4.2 a )通过分子间氢键组装形成的具有螺旋结构的DRC分子纳米线束，插入部分为计算机模拟图像;b)选用高分子作为模板，得到的CdS螺旋纳米线。 采用模拟生物矿化的方法，很多具有螺旋结构的碳酸盐[lo]，硫酸盐[11]，铬酸盐[12】及含有硅的复合物【l3]也被制备出来。图4.4 a )采用不同的浓度的PAA聚电解质作为添加剂，可以有效的调控K2S04的晶体形貌，甚至形成螺旋状的纳米线结构。生物矿化过程是在温和的体内条件下，有机基质全程参与调制的精细过程。同人造合成 材料相比，生物矿物具有生成条件温和、结构复杂、性能优良等特点。受此启发,利用生物 矿化的基本原理来实现特殊形态无机材料的仿生合成逐渐成为国际材料科学领域的一个前 沿课题，同时受到材料学家、化学家和生物学家的广泛关注。本项目第一部分是构建具有特 定功能的结构化聚合物模板，进而实现无机材料的可控成核与生长，通过加深理解生物矿化 与模板结构的内在联系来进一步指导合成具有特定复杂结构及先进功能的新型无机材料。提 出将通过简单而普适性强的层层组装技术构建的多层超薄膜作为结构化的有机模板，来实现 无机物在该模板上的定向沉积和取向生长；尝试以单分散的乳胶粒作为致孔剂直接添加到反 应体系中，制备具有规则形貌的、孔径可控的大孔无机单晶粒子。另一方面，在纳米材料科 学领域，材料的纳米结构与性能之间的密切关系促使人们为实现纳米材料形貌的可控合成而 不懈努力。本项目第二部分将致力于研究溶液相中对纳米材料形貌的有效调控，尤其侧重于 在溶液中利用聚合物的软模板作用来合成具有特定形貌的无机纳米材料。利用某些无机材料 自身具有的形成一维结构的趋势，通过组分间的配位自组装在溶液制备纳米带、纳米线及纳 米管等一维无机纳米结构，进而借助于特定聚合物的软模板作用来进一步实现纳米结构形貌 的精细调控以及纳米结构基元的有序组装生物矿化是一个有机基质全程参与调制的极其精细的过程。基于生物矿化原理来合成无机材料的仿生合成工程, 则是一种全新的材料设计和制造策略,目前它已成为生物科学、材料科学、医学、矿物学、化学等众多学科的研究热点。如何巧妙地选择适宜的无机物沉积模板是实现仿生材料合成的一个关键问题。本项目第一部分集中在用简单的方法来构建具有特定功能的结构化聚合物模板，来实现无机材料的可控成核与生长。这将有助于更加深入理解生物矿化过程的发生，而合成得到的有机/无机杂化功能材料以及孔径可控的大孔无机粒子在微电子工业、微制造、催化、吸附分离等方面有潜在的应用价值。另一方面，纳米技术以其带给人类的全新的对物质领域的认识,无疑正在掀起一场技术革命。在纳米材料科学领域，材料的纳米结构与性能之间的密切关系促使人们为实现纳米材料形貌的可控合成而不懈努力，在本项目第二部分我们将致力于研究溶液相中对纳米材料形貌的有效调控，尤其侧重于在溶液中利用聚合物的软模板作用来合成具有特定形貌的无机纳米材料。实验部分实验部分4.2. 1实验试剂Sylgard 184及对应的固化剂， 美国Dow Corning公司十六烷基三氯硅烷CH3(CH2)15SiC13 Aldrich, 97%氯化钡 BaCl2 上海化学试剂公司，分析纯浓硝酸 HN03 上海化学试剂公司，分析纯过氧化氢 H202 上海化学试剂公司，分析纯正己烷 n-C6H 14 上海化学试剂公司，分析纯以上所有试剂没有进一步纯化直接使用。去离子水 DIW (simplicity 185 type 18.252·cm一 1) 实验室超纯水净化机自制4.2.2衬底的处理 所有的衬底(玻璃片，硅片)及其玻璃用品都经过严格的清晰过程，首先在乙醇中超生处理5分钟;清洗干净的衬底然后浸泡在H20-HN03 (65%)-H202(1:1:1,V/V/V)的溶液中，最后清洗干净，干燥备用