模板調(diào)控下水熱法制備碳酸鈣仿生材料.pdf

1、仿生合成是將生物礦化的機(jī)理引入無(wú)機(jī)材料的合成，以有機(jī)物的組裝體為模板，去控制無(wú)機(jī)物的形成，制備具有獨(dú)特的顯微結(jié)構(gòu)的無(wú)機(jī)材料，使材料具有優(yōu)異的物理和化學(xué)性能。仿生碳酸鈣的研究就是為了模擬生物環(huán)境，合成更加接近于自然界中存在的碳酸鈣晶體，為進(jìn)一步深入了解生物礦化的機(jī)理以及合成高級(jí)復(fù)合材料提供新方法。 本論文主要利用不同的模板，在乙酸鈣—尿素的反應(yīng)體系中水熱溶劑熱法制備CaCO3仿生材料。分別利用傅立葉變換紅外吸收光譜（FTIR）、X

2、—射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）等測(cè)試手段進(jìn)行了表征?？疾榱瞬煌哪０?、模板濃度和反應(yīng)溫度等因素對(duì)生成CaCO3的影響，在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了反應(yīng)機(jī)理。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和結(jié)論如下： 1．不同SDBS濃度時(shí)制備碳酸鈣。研究了不同溫度下不同的SDBS濃度對(duì)碳酸鈣形貌和晶形的影響。反應(yīng)溫度為90℃時(shí)，隨著SDBS濃度的增加，文石轉(zhuǎn)化為球霰石，當(dāng)加入的SDBS為2．5 mM時(shí)，得到純的球霰石；應(yīng)溫度為120℃和150℃時(shí)，隨著SDB

3、S濃度的增加，文石轉(zhuǎn)化為方解石，當(dāng)加入的SDBS的濃度分別為1．0 mM和2．5 mM時(shí)，得到純的方解石； 2．不同溫度時(shí)制備碳酸鈣。研究了反應(yīng)體系中沒(méi)有SDBS和SDBS濃度為SmM時(shí)溫度對(duì)碳酸鈣形貌和晶型的影響。反應(yīng)體系中沒(méi)有SDBS時(shí)，溫度的變化對(duì)產(chǎn)物的晶型沒(méi)有明顯影響，影響的只是產(chǎn)物的形貌。反應(yīng)體系中加入SmM的SDBS后，隨著溫度的升高，得到的產(chǎn)物的晶型發(fā)生了變化，球霰石轉(zhuǎn)化為方解石，反應(yīng)溫度120℃時(shí)生成純的方解石。

4、 3．非表面活性劑β—環(huán)糊精（β—CD）作用下制備CaCO3。研究了β—CD的濃度對(duì)碳酸鈣晶體晶型和形貌的影響。加入β—CD后，在90℃和120℃時(shí)均得到了文石和方解石的混合物，其中文石為主。改變?chǔ)隆狢D的濃度，晶體的晶型沒(méi)有變化，形貌也沒(méi)有明顯的變化。但其與不加β—CD時(shí)得到的產(chǎn)物比較可知，有沒(méi)有β—CD對(duì)得到的碳酸鈣的晶型沒(méi)有影響，只是加入β—CD后，得到的碳酸鈣變得規(guī)則有序。 4．SDBS和β—環(huán)糊精共同作用下制備

5、碳酸鈣。研究了SDBS和β—環(huán)糊精的濃度對(duì)碳酸鈣晶體晶型和形貌的影響。得到以下結(jié)論：（1）90℃時(shí)反應(yīng)體系中加入2．5 mM的SDBS和與其成一定比例的β—CD后，β—環(huán)糊精量少時(shí)得到球霰石和方解石的混合物，隨著β—CD量的增加，得到純的方解石及方解石和文石的混合物；反應(yīng)體系中不加SDBS，加入與以上濃度相同的β—CD時(shí)，得到純的方解石及方解石和文石的混合物。（2）120℃反應(yīng)體系中加入1．0 mM的SDBS和與其成一定比例的β—CD后

6、，得到的均為大量方解石和痕量文石的混合物；反應(yīng)體系中不加SDBS，加入與以上濃度相同的β—CD時(shí)，得到的也是方解石和文石的混合物。這說(shuō)明在120℃時(shí)，SDBS和β—CD共同存在和β—CD單獨(dú)存在對(duì)得到的碳酸鈣晶型無(wú)影響。 5．SDBS與醇共同作用下制備碳酸鈣。研究了SDBS和共同作用及醇的量對(duì)碳酸鈣晶體晶型和形貌的影響。所得結(jié)果為：加入不同的醇，其他條件相同時(shí)，均得到方解石和文石的混合物；加入相同的醇，隨著醇的量的變化，制得的碳