磷酸钙在凝胶体系中的仿生矿化研究

通过模拟牙釉质的生物矿化过程,在琼脂凝胶体系中研究两种磷酸钙晶体—磷酸八钙(Ca8H2(PO4)6.5H2O,OCP)和羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2,HAP)的矿化过程:分别研究了不同pH值(pH=6.5,7.0,7.5)条件下以及添加I型胶原蛋白的凝胶体系中矿化所形成的磷酸钙晶体的组成和形貌。在凝胶体系中,当pH=6.5时主要形成OCP,形貌为较大尺寸的片状;pH=7.0,则形成了较短片状OCP与针状HAP的混晶;pH=7.5,则主要形成针状形貌的HAP。此外,当添加Ⅰ型胶原蛋白后,在pH=6.5时则主要形成较大尺寸的片状HAP,且互相平行排列成束。由实验结果可知:pH对凝胶体系中仿生合成的磷酸钙晶体的组成和形貌具有一定的调控作用,而Ⅰ型胶原蛋白则有利于诱导形成片状HAP晶体并且使之排列呈束状,其结构类似牙釉质晶体。     

类牙釉状丝胶蛋白/羟基磷灰石复合材料的合成及表征

采用化学沉淀法合成了丝胶蛋白(SS)/羟基磷灰石(HAP)复合材料, 并研究了矿化时间对复合材料的影响. X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电镜(TEM/HRTEM)和扫描电镜(SEM)表征结果表明: 在较短的矿化时间内, 合成的SS/HAP为直径约20 nm的复合颗粒; 随着矿化时间的延长, 这些复合颗粒能够沿轴方向组装并融合成类牙釉结构的较大晶体. 文章讨论了其可能的组装机制.     

明胶基质作用下碳酸钙的仿生合成

依据生物矿化的基本原理, 以明胶为基质, 在动态条件下, 仿生合成碳酸钙/明胶复合材料. 扫描电子显微镜和能量分散X射线(SEM-EDAX)分析表明, 明胶基质中形成的碳酸钙完全不同于纯水中形成的碳酸钙, 具有独特的微观结构形态和取向. 明胶浓度不同, 晶体的形态、取向以及主要元素Ca, O和N的含量相差较大.     

碳纳米管/壳聚糖复合微球的原位仿生矿化及表征

对碳纳米管(CNTs)进行酸化处理, 采用乳化交联法制备CNTs/壳聚糖(CS)复合微球, 在其表面诱导羟基磷灰石仿生合成, 研究了CNTs对复合微球仿生矿化的影响, 并与纯CS微球的仿生矿化进行了对比. 利用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射仪(XRD)、 溶胀率和含水率测试等考察了复合微球矿化前后的形貌特征、 物相结构及稳定性. 结果表明, 在相同时间下, CNTs/CS复合微球表面纳米羟基磷灰石的形成能力明显优于纯CS微球, 且形态稳定性更高. 细胞实验结果表明, 与MG63细胞共培养7 d时, 矿化复合微球细胞增殖明显.     

表面官能团作用下的牙釉质原位再矿化研究

采用酸蚀后的牙釉质作为早期龋缺损模型,在缺损牙釉质表面修饰-SO3-功能基团,分别在人工唾液和含氟人工唾液中进行原位再矿化的研究。利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、能谱仪(EDS)、选区电子衍射(SAED)研究原位再矿化晶体的组成和结构。结果表明,在人工唾液和含氟人工唾液中,表面修饰的官能团均可有效促进牙釉质再矿化。在含氟人工唾液中生成了沿c轴取向生长的具有较大长径比的棒状氟羟基磷灰石(FHA),这种FHA晶体具有类牙釉质的成分和结构,对修复早期龋有重要的意义。     

均匀大颗粒球形碳酸钙的仿生合成

依据仿生矿化原理,采用难溶性CaSO4作为钙源,以柠檬酸钠为模板剂合成出了均匀大颗粒球形碳酸钙晶体,用X射线粉末衍射(XRD)分析、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外吸收光谱(FTIR)和热重分析等测试技术对所得碳酸钙样品进行了表征,探讨了其合成机理. 研究表明,柠檬酸钠对碳酸钙的晶形具有调控作用,在柠檬酸钠质量浓度为0.9%的条件下,能合成出大小均匀、分散性好、粒度为10～15 μm的大颗粒球形碳酸钙晶体.     

以葡聚糖为模板控制合成文石型碳酸钙

依据生物矿化的基本原理,在动态条件下以葡聚糖为模板,采用仿生的方法控制合成了具有独特形貌并含有少量葡聚糖的碳酸钙复合材料.用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)和电导率测定等手段对所得的复合碳酸钙进行了形貌与结构表征.结果表明,所得CaCO₃为文石晶型,外貌类似菜叶.进一步的研究发现,在CaCO₃结晶过程中葡聚糖与CaCO₃之间存在超分子相互作用,并讨论了这种作用的可能机理.     

石质文物表面生物矿化保护材料的仿生制备

许多濒危石质文物急需进行保护处理. 但是, 调查表明已经使用过的表面防护材料很难令人满意, 探索新的石质文物保护材料已是当务之急. 本工作以石质文物表面天然生成的生物矿化膜为仿生合成目标, 依据生物矿化的原理, 以硫酸软骨素作为有机模板, 草酸钙的亚稳过饱和溶液作为无机前驱物, 室温下在石材表面仿生合成了主要成分为一水草酸钙的无机表面保护材料. 其制备工艺用正交试验进行了优化; 结构和形貌用X射线衍射分析仪和原子力显微镜进行了表征; 通过憎水性、耐污性和耐酸性试验进行了合成膜的保护性能测试, 效果良好. 本方法为开拓新的石质文物保护材料提供了思路.     

不同条件下合成的纳米羟基磷灰石晶体的性能研究

用磷酸钠和硝酸钙为原料,在8种不同条件下制备了纳米羟基磷灰石(n-HA)晶体,研究了不同条件下制备的n-HA晶体的形态、组成、Ca/P摩尔比和结晶度。运用透射电镜((TEM)、红外光谱(IR)和X射线衍射(XRD)分析和表征了不同条件下得到的纳米羟基磷石灰晶体的形貌、组成和结晶度。用化学方法分析了纳米羟基磷灰石晶体的Ca/P摩尔比。结果表明,不同条件下合成的纳米磷灰石晶体均为含有HPO42-和CO32-的弱结晶结构,与自然骨磷灰石类似。     

聚合物在仿生合成中的应用研究进展

仿生合成技术通过模拟生物矿化机理,以有机物为模板控制无机物的生成,制备具有特殊结构及性能的无机材料.聚合物是仿生合成中较多采用的有机模板之一,用来控制无机粒子的成核、生长及排列,能够在温和条件下合成具有多级结构、特殊形貌和优异性能的有机,无机复合材料.本文综述了聚合物在仿生合成中的应用研究进展,并指出了存在的问题及发展方向.     

饼干状二硫化钨纳米片的制备与结构表征

以钨粉、硫粉为原料,以K2HPO4为矿化剂,在500℃的密闭条件下,利用固相法合成了WS2纳米微粒;采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等表征了产物的结构,分析了矿化剂对WS2尺寸和形貌的影响.结果表明,当反应体系中存在适量的K2HPO4时,合成的WS2晶体呈饼干状,厚度约50nm,且结晶性良好.研究发现,在高温条件下,WS2晶粒在熔融K2HPO4中的形成和生长受到抑制,从而有利于其形貌和尺寸的控制.     

山嵛酸Langmuir膜结合氨气扩散控制生长碱式硝酸锌的分形结构

以山嵛酸(BA) Langmuir膜为仿生矿化模板, 结合氨气动态扩散控制方法, 在气-液界面上制备了取向单一的Zn5(OH)8(NO3)2•2H2O分形结构材料. 利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分别对样品形貌及其晶型进行了表征. 结合π-A曲线研究了分形结构生长的驱动力, 并详细分析了分形生长的过程和机理. 认为Langmuir膜的存在导致了材料单一的晶面取向, 而氨气在气-液界面的动态扩散提供了分形结构形成的驱动力. 这有可能为控制合成一系列具有特殊结构的无机晶体材料提供一种可行的方法.     

聚电解质膜PDAC/PSS诱导CaCO3结晶的研究

以模拟软体动物珍珠层的周期性基质控制形成过程制备仿生层状复合材料．将聚苯乙烯磺酸钠(PSS)与聚二烯二甲基氯化铵(PDAC)用逐层浸渍的方法使其组装成多层膜,用于诱导过饱和溶液中CaCO3的结晶,详细研究了膜紫外吸收随组装层数增加的线性变化．扫描电镜和X射线衍射表征了晶体的形貌和结构,(PDAC/PSS)15PDAC膜诱导获得的CaCO3晶体为六面体结构,晶体尺寸为30～40μm;(PDAC/PSS)15膜诱导CaCO3结晶,可以在膜表面获得形貌与珍珠层非常相似的CaCO3晶体,结晶10h获得的晶片结构呈规则的六边形,片尺寸约为10～20μm,X射线衍射结果表明两种晶体的晶格结构与天然珍珠层差异明显,说明静电作用为晶体形貌的主控因素之一,但不是晶格结构的决定因素．复合材料断面电镜照片表明其为层状结构。     

无溶剂合成SAPO-5沸石中表面活性剂对其片状形貌的控制（英文）

在表面活性剂如十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的存在下,采用无溶剂法合成出具有片状形貌的SAPO-5沸石晶体.X射线衍射和扫描电镜结果表明,所合成的样品具有很好的结晶度和可控的片状形貌,在合成过程中,CTAB的添加量对其片状形貌特别是片状的厚度的影响很大.考虑到一维的微孔AFI结构独特,具有特殊片状形貌的SAPO-5晶体有望应用于催化方面.     

三元添加剂水溶液体系合成亚微米硫化锌空心球

利用仿生合成方法,通过加入一定量的引发剂使甲基丙烯酸原位聚合,在聚乙二醇(PEG)、聚甲基丙烯酸(PMAA)和十二烷基硫酸钠(SDS)的三元添加剂混合溶液体系中控制了合成硫化锌晶体,提出了一种简单易行的合成硫化锌空心球的新方法.采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)及紫外吸收光谱等手段对合成样品的形貌、结构及性能进行了表征.TEM结果显示,ZnS空心球的直径约为300～400nm,其壳层的厚度约为50nm.SEM结果显示,空心球的外壳是由初级纳米粒子定向熔合排列形成的蠕虫状结构紧密组装而成.由于相应的胶束结构的改变,表面活性剂SDS浓度的变化明显改变了ZnS产物的形貌,在较高浓度的SDS溶液中得到了ZnS片状晶体的球形聚集体.利用核-壳机理初步解释了空心球结构的形成过程.     

聚电解质膜PDAC/PSS诱导CaCO3结晶的研究

以模拟软体动物珍珠层的周期性基质控制形成过程制备仿生层状复合材料. 将聚苯乙烯磺酸钠(PSS)与聚二烯二甲基氯化铵(PDAC)用逐层浸渍的方法使其组装成多层膜, 用于诱导过饱和溶液中CaCO₃的结晶, 详细研究了膜紫外吸收随组装层数增加的线性变化. 扫描电镜和X射线衍射表征了晶体的形貌和结构. (PDAC/PSS)₁₅PDAC膜诱导获得的CaCO₃晶体为六面体结构, 晶体尺寸为30～40 μm; (PDAC/PSS)₁₅膜诱导CaCO₃结晶, 可以在膜表面获得形貌与珍珠层非常相似的CaCO₃晶体, 结晶10 h获得的晶片结构呈规则的六边形, 片尺寸约为10～20 μm. X射线衍射结果表明两种晶体的晶格结构与天然珍珠层差异明显, 说明静电作用为晶体形貌的主控因素之一, 但不是晶格结构的决定因素. 复合材料断面电镜照片表明其为层状结构.     

阴离子氨基酸表面活性剂调控下水热合成羟基磷灰石纳米片

利用水热合成方法, 在含有氨基酸结构的阴离子表面活性剂N-酰基十二烷基肌氨酸钠(Sar-Na)的控制下, 合成具有较大长径比(aspect ratio)的片状纳米羟基磷灰石晶体. 采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和傅立叶变换红外(FTIR)光谱表征, 并分析了合成产物的形貌、结构和组成. 结果表明, 在Sar-Na的调控下合成了长度0.5-1.0 μm、宽约30 nm的片状羟基磷灰石晶体, 其长径比约为20:1. 考察了表面活性剂Sar-Na的用量对羟基磷灰石形貌的影响. 随着Sar-Na的添加及用量的增加, 羟基磷灰石由椭圆形变为长片状, 并且片的两端逐渐变尖. 结果显示了Sar-Na对羟基磷灰石形貌的控制作用, 为合成具有较大长径比的羟基磷灰石纳米片提供了一个新的途径.     

介观结构SiO2/CdO纳米复合物为前驱体原位水热合成半导体CdSe和CdS纳米晶

以高度有序的介观结构SiO₂/CdO纳米复合物为前驱体,在硒源或硫源存在的还原性条件下,利用原位水热反应,合成了介观结构SiO₂/CdSe及SiO₂/CdS纳米复合物,除去SiO₂后,得到半导体CdSe及CdS纳米晶.通过X射线衍射(XRD),高分辨率透射电镜(HRTEM),X射线能散射谱(EDX)及选区电子衍射(SAED)等手段对产物进行了组成和结构表征.结果表明,介观结构SiO₂主体材料在合成过程中起到了一定的形貌和尺寸限制作用,得到的CdSe和CdS均为直径在8 nm左右的类球形六方相纳米晶.     

聚乙二醇/十二烷基硫酸钠对碳酸钙晶体形貌的调控作用

研究了水溶性聚乙二醇-6000(PEG-6000)、十二烷基硫酸钠(SDS)及PEG-6000/SDS复合物对CaCO3晶体形貌的调控作用;采用傅立叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜和X射线衍射仪分析了CaCO3微观形貌及晶体结构.研究表明,SDS和PEG-6000之间产生协同效应,有利于调控形成特定形貌的CaCO3晶体;利用这种复合体系制备CaCO3晶体,可以有效地模拟生物矿化过程中阳离子的摄取或富集.     

乙二胺四乙酸辅助水热法合成NaYF_4纳米晶

用络合剂乙二胺四乙酸(EDTA)辅助水热法合成了NaYF4纳米球和微米棱柱,通过控制反应条件得到了立方相和六方相纳米晶体;采用X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及荧光光谱仪(PL)分析了产物的结构、形貌及发光性能.结果表明,络合剂EDTA和氟化物的物质的量对NaYF4的形貌和粒度有很大影响,且产物的荧光性能呈现出尺寸依赖性.