十二烷基硫酸鹽膠束、溶致液晶體系中碳酸鈣的仿生礦化研究.pdf

1、生物礦化是有機(jī)體使用其分泌的有機(jī)物控制無(wú)機(jī)物的結(jié)晶，從而合成出某一特殊結(jié)構(gòu)和性能有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合材料的過(guò)程。與天然礦物相比，生物礦化形成的生物礦物常具有很高的選擇性和方向性，常表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。受此啟發(fā)，人們利用各種有序分子聚集體模擬生物礦化體系，探索高質(zhì)量的有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合材料的制備方法。本論文使用了十二烷基硫酸鹽形成的各種有序聚集體進(jìn)行了碳酸鈣的仿生礦化研究。 首先使用SDS在碳酸氫鈣飽和溶液中形成六角狀溶致液晶，初步研究了碳酸鈣

2、的結(jié)晶習(xí)性。SDS溶致液晶體系具有納米尺寸的親水區(qū)域，隨著體系中水份的揮發(fā)，部分六角狀溶致液晶的重復(fù)間距沒(méi)有減小反而加大，結(jié)合TEM的結(jié)果，說(shuō)明溶致液晶的親水區(qū)域內(nèi)有碳酸鈣生成。六角液晶在限制了碳酸鈣顆粒尺寸的同時(shí)，也進(jìn)一步阻礙碳酸鈣各種形態(tài)之間的相轉(zhuǎn)變，得到了無(wú)定型態(tài)的碳酸鈣顆粒。正戊醇的加入雖然沒(méi)有改變六角狀溶致液晶的聚集結(jié)構(gòu)，但是進(jìn)一步證明了SDS在碳酸氫鈣飽和溶液形成的溶致液晶的模板效應(yīng)。 為進(jìn)一步十二烷基硫酸鹽體系中碳

3、酸鈣的結(jié)晶行為，我們引入了既能提供礦物離子，又能作為顆粒分散劑的功能化表面活性劑十二烷基硫酸鈣(CDS)。通過(guò)變化CDS、正戊醇和水之間的比例構(gòu)筑了不同微觀結(jié)構(gòu)的有序分子聚集體，如膠束和層狀液晶。 CDS膠束體系能有效模擬生物礦化過(guò)程中的陽(yáng)離子的攝取或富集問(wèn)題，通過(guò)微調(diào)CDS、醇和水之間的比例可以調(diào)整極性基團(tuán)之間、極性基團(tuán)和鈣離子之間的相互作用，CDS、醇和水的這種協(xié)同效應(yīng)可能對(duì)體系在特定時(shí)間形成的各種形貌的碳酸鈣(如凸透鏡狀，

4、六方片狀，兩端帶有凹穴缺陷的球狀碳酸鈣)有著重要的影響，這些球霰石超級(jí)結(jié)構(gòu)是納米顆粒定向聚集的結(jié)果。同時(shí)，在室溫、沒(méi)有鎂離子存在的情況下，觀察到了一種新奇的相轉(zhuǎn)變行為-亞穩(wěn)態(tài)球狀球霰石向另一種亞穩(wěn)態(tài)針狀文石的轉(zhuǎn)變過(guò)程。 在CDS層狀液晶體系中特別容易觀察到大量的不完善的六角片狀碳酸鈣顆粒，F(xiàn)EM和ISEM的測(cè)試結(jié)果表明，該六角片狀碳酸鈣顆?？梢赃M(jìn)一步聚集形成尺寸較大的六方片狀聚集體。POM、SEM和TEM的結(jié)果表明各向異性的“柴