無機(jī)納微米材料的綠色合成.pdf

1、利用植物體或植物的浸取液、汁液制備無機(jī)納微米材料，與傳統(tǒng)的化學(xué)合成方法相比，具有操作簡單、反應(yīng)溫和、無毒副產(chǎn)物排出等優(yōu)點(diǎn)，且反應(yīng)原料廉價易得，同時制備的無機(jī)材料與生物體又具有很好的生物相容性，因此是一種制備無機(jī)納微米材料的綠色合成方法，目前受到了越來越多的科研工作者的青睞。本論文選用我們生活中常見的菠菜，辣椒，蒜芽等天然植物作反應(yīng)物或模板，在常溫、常壓下制備了納微米級的草酸鈣晶體，硫化鉛晶體以及硒、銀/蛋白生物復(fù)合材料，并對影響反應(yīng)的因

2、素及上述無機(jī)納微米材料的形成機(jī)理進(jìn)行了研究和探討。 本論文的主要研究內(nèi)容如下： 1．利用菠菜體內(nèi)富含草酸的特點(diǎn)，將其根部和葉部分別置于Ca<'2+>離子溶液中，直接合成了納微米級的草酸鈣晶體。在菠菜根部的溶液中，通過阻尼動力學(xué)測試確定了C<,2>O<,4><'2->離子從菠菜根部的溶出規(guī)律，利用Ca<'2+>離子選擇電極測試了溶液中Ca<'2+>離子濃度的變化，從而跟蹤監(jiān)測了反應(yīng)的動力學(xué)過程。分別用透射電鏡(TEM)，X

3、-衍射(XRD)，紅外光譜(FT-IR)，毛細(xì)管電泳(SDS-PAGE)等測試方法對菠菜根部和葉部浸取液中的產(chǎn)物進(jìn)行了表征。結(jié)果表明菠菜根部與葉部的浸取液與Ca<'2+>離子反應(yīng)后主要生成了棒狀和紡錘狀的-水合草酸鈣晶體(COM)和二水合草酸鈣晶體(COD)；而通過TEM-ED測試發(fā)現(xiàn)在菠菜葉內(nèi)主要生成了由球形小顆粒組成的具有分形圖案的多晶聚集體。增加Ca<'2+>離子的濃度，溶液中COM晶體的含量明顯增加。而利用煮沸后菠菜葉的湯液與C

4、a<'2+>離子反應(yīng)，則主要生成了立方體狀的COD晶體。以上結(jié)果表明菠菜不同部位、可溶性與不可溶的蛋白等生物分子因帶有不同的極性基團(tuán)，在誘導(dǎo)晶體形成過程中起到了不同的誘導(dǎo)和調(diào)控作用。 2．辣椒汁液中含有大量的蛋白、多糖、氨基酸和維生素等生物分子，且廉價易得。本論文在室溫、常壓下，利用壓榨的辣椒汁液直接與H<,2>SeO<,3>及AgNO<,3>溶液反應(yīng)，存不外加任何還原劑的情況下，成功的一步制備出了納微米級α-Se，Ag/蛋白生

5、物復(fù)合材料。利用紫外光譜(UV-vis)對反應(yīng)的動力學(xué)過程進(jìn)行了跟蹤測試，通過紅外光譜，拉曼光譜(Raman)，X-光電子能譜(XPS)，X-衍射，高分辨扣描電鏡(FE-SEM)，高分辨透射電鏡(HR-TEM)，電子能譜(ED)等測試對反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行了表征。結(jié)果表明在Ag<'+>離子的反應(yīng)溶液中，形成了尺寸相對均勻的球形納米Ag復(fù)合顆粒，其直徑大約為12nm，隨著反應(yīng)時間的增加，球形納米Ag由多晶向單晶發(fā)生了轉(zhuǎn)換，并且尺寸也逐漸增加到40

6、nm。而在SeO<,3><'2->離子的反應(yīng)溶液中，生成了空心的球形無定型硒(α-Se)，并且最終形成的α-Se/蛋白復(fù)合物顆粒的尺寸隨辣椒汁液濃度的增加而增加，隨反應(yīng)溶液pH值的增大而減小。紅外光譜及差譜技術(shù)分析顯示在上述兩種反應(yīng)溶液中蛋白等生物分子不僅起到了還原劑和模板劑的雙重作用，而且還參與了α-Se，Ag/蛋白生物復(fù)合物的形成過程中。另外我們還提出了“識別-還原-限制性成核與生長”模型對Ag生物復(fù)合物的形成機(jī)理進(jìn)行了探討。用這種

7、綠色合成方法制備的α-Se、Ag/蛋白生物復(fù)合材料與生物體具有良好的生物相容性，具有潛在的應(yīng)用前景。 3．蒜芽具有富集水體中重金屬pb<'2+>離子的能力，并且其根須擁有天然精致的微孔洞。我們嘗試了利用蒜芽富集pb<'2+>離子的特性，制備了PbS納微米晶體。電鏡測試表明，在蒜芽根須內(nèi)部生成了六邊形狀的晶體，外部形成了錐體狀和圓餅狀的晶體；而在蒜芽的芽部外表面形成的晶體則呈花瓣狀，內(nèi)部形成的晶體呈多兩體狀；在蒜芽的反應(yīng)溶液中主