基于墨魚骨有機質(zhì)的納米復(fù)合材料的制備及應(yīng)用研究.pdf

1、納米材料因其獨特的化學(xué)、物理、光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)以及在催化、生物醫(yī)學(xué)和光電器件等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，吸引了人們越來越多的關(guān)注。目前，發(fā)展環(huán)境友好的納米材料制備方法已成為納米科技領(lǐng)域重要的分支。利用來源于生物體的物質(zhì)制備納米材料不僅可以減少化學(xué)試劑的消耗，而且天然材料復(fù)雜、精細(xì)有序的結(jié)構(gòu)還為材料的制備提供了豐富多樣的模板。本論文研究了一種來源于生物體的材料——墨魚骨，系統(tǒng)闡述了墨魚骨及其有機質(zhì)的結(jié)構(gòu)，并利用墨魚骨有機質(zhì)制備了金和銀納米復(fù)合材料，探

2、討了這些復(fù)合材料在催化、表面增強拉曼、抗氧化能力測定領(lǐng)域的應(yīng)用。 本論文具體開展了如下工作： 一、首次系統(tǒng)表征了墨魚骨及其有機質(zhì)的結(jié)構(gòu)。發(fā)現(xiàn)墨魚骨房架部分具有獨特的多層房室結(jié)構(gòu)，可使其以最小的重量有效地抵抗外來靜壓力，并便于控制海水的進出，調(diào)節(jié)墨魚的密度；墨魚骨的脊背部分為多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，具有很高的抗彎曲強度。墨魚骨房架部分去除無機質(zhì)后制備得到的墨魚骨有機質(zhì)保留著墨魚骨的房室結(jié)構(gòu)。墨魚骨有機質(zhì)和無機質(zhì)之間在納米尺度相互嵌合

3、。 二、將墨魚骨有機質(zhì)與氯金酸直接反應(yīng)制備了納米金-墨魚骨有機質(zhì)復(fù)合物，并研究了該復(fù)合物對硼氫化鈉還原4-硝基苯酚反應(yīng)的催化性質(zhì)。在制備過程中，有機質(zhì)同時起還原劑、穩(wěn)定劑和載體的作用；氯金酸濃度、有機質(zhì)處理過程不僅影響復(fù)合物中納米金的形態(tài)，而且影響產(chǎn)物的催化活性；在重復(fù)使用過程中，復(fù)合物樣品可以很方便地從液相反應(yīng)體系中分離，并且使用八次后仍具有較好的催化活性。 三、以墨魚骨有機質(zhì)為還原劑、穩(wěn)定劑和載體，制備了納米銀-墨魚

4、骨有機質(zhì)復(fù)合物，探討了該復(fù)合物對硼氫化鈉還原4-硝基苯酚反應(yīng)的催化性質(zhì)。研究表明，復(fù)合物中銀納米顆粒為球形，反應(yīng)時間以及有機質(zhì)的處理過程均影響銀納米顆粒的尺寸以及催化活性。與納米金-墨魚骨有機質(zhì)復(fù)合物相似，相同的負(fù)載量下，去除蛋白的有機質(zhì)制得的復(fù)合物表現(xiàn)出更好的催化活性，這可能源于有機質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致了擴散條件的改變和納米顆粒表面能的變化。 四、研究了納米銀-墨魚骨有機質(zhì)復(fù)合物制備過程中，硝酸銀和氨水濃度對反應(yīng)速率的影響，并

5、利用Avrami方程分析了該過程中銀納米顆粒的成核和生長模式。另外，對復(fù)合物在表面增強拉曼方面的應(yīng)用進行了探索。結(jié)果表明，銀納米顆粒形成過程中氨水是必需的，氨水和硝酸銀的濃度同時影響反應(yīng)速率；復(fù)合物中的銀納米顆粒經(jīng)歷了二維無熱成核、擴散控制生長過程。納米銀-墨魚骨有機質(zhì)復(fù)合物作為表面增強拉曼活性基底，在羅丹明6G的痕量檢測中表現(xiàn)出較好的增強效果。 五、利用納米銀-墨魚骨有機質(zhì)復(fù)合物可以被過氧化氫氧化褪色的原理，首次提出一種基于納