聚天冬氨酸調(diào)控碳酸鈣形貌仿生合成研究.pdf

1、作為礦物原料，碳酸鈣顆粒粒徑和形貌特征對(duì)材料性能和應(yīng)用領(lǐng)域有著重要的影響，仿生合成是控制碳酸鈣粒徑與形貌的有效手段。本論文提出以聚天冬氨酸(PASP)為有機(jī)質(zhì)模板，采用碳化法研究了水溶液中碳酸鈣的仿生礦化過(guò)程，利用傅立葉變換紅外光譜、X-射線衍射、掃描電子顯微鏡、及粒度分析等測(cè)試手段對(duì)碳酸鈣樣品進(jìn)行了表征分析，考察了各反應(yīng)條件對(duì)小粒徑球形碳酸鈣、棒狀碳酸鈣仿生合成的影響，并結(jié)合生物礦化的基本原理分析了晶體形成和生長(zhǎng)機(jī)理。
　　

2、濃度4％的聚天冬氨酸溶液可以調(diào)控碳酸鈣由方解石相轉(zhuǎn)變?yōu)榍蝣笔?。聚天冬氨酸投加時(shí)間早有利于球霰石相的生成，反之有利于方解石相的生成。10 min之內(nèi)投加聚天冬氨酸溶液，樣品以球霰石相為主，15 min之后投加以方解石相為主。采用同步投加4％濃度聚天冬氨酸溶液，反應(yīng)2h，可控制球霰石的含量84.4％、粒徑600 nm左右。采用滯后15 min投加聚天冬氨酸法可控制合成方解石含量65.4％的棒狀碳酸鈣顆粒。
　　 采用同步投加聚天冬

3、氨酸法合成小粒徑球形碳酸鈣時(shí)，提高聚天冬氨酸濃度，球霰石含量增加到最大值89.5％。熱力學(xué)不穩(wěn)定相球霰石會(huì)隨著陳化時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉浇馐?，且含量逐漸降低。通過(guò)調(diào)節(jié)聚天冬氨酸濃度、二氧化碳通氣速率可以有效控制碳酸鈣粒徑。同步投加4％濃度聚天冬氨酸溶液，通氣速率0.4L/min可控制合成球霰石含量89.5％、粒徑655 nm左右的球形碳酸鈣顆粒。
　　 采用滯后15 min投加聚天冬氨酸法合成棒狀碳酸鈣時(shí)，升高溫度有利于熱力學(xué)

4、穩(wěn)定相方解石的成核。1％-4％質(zhì)量濃度的Ca2+離子溶液有利于方解石相成核，且方解石含量隨著攪拌速度的增大而增加。滯后15 min投加2％濃度聚天冬氨酸溶液，當(dāng)Ca2+離子濃度為2％，1000 r/min攪拌時(shí)可合成方解石含量82.5％的棒狀晶體。
　　 聚天冬氨酸分子中相鄰兩-COO-間距離與Ca2+的12配位體中兩個(gè)氧原子間距離相匹配，在溶液中-COO誘導(dǎo)并控制Ca2+形成12配位的空間構(gòu)象，形成球霰石晶核。碳酸鈣顆粒能夠通