生物矿化合成纳米针状SiO2

利用少量有机大分子可控制大分子成核、生长,最后形成生物矿化纳米结构材料[1].这些合成的纳米结构材料有许多重要的性质,如流动性和运输行为、催化活性、分离效率、粘附特性、储存特性和从"智能"胶体中释放的动力学特性等[2].     

壳聚糖-氨基酸体系中碳酸钙模拟生物矿化的研究

本文选取壳聚糖与氨基酸作为碳酸钙模拟生物矿化的有机基质,研究并比较了侧链带不同电荷的氨基酸对碳酸钙生物矿化的调制作用,发现侧链带负电荷的酸性氨基酸能改变壳聚糖体系中原有的晶种模板,使能量比较高的球霰石型碳酸钙得以生成,而单纯的壳聚糖体系中只能得到方解石型碳酸钙;在形貌上则改变了球霰石型碳酸钙原有的球状堆积,出现了两头小、中间大椭球状的特殊形貌。     

聚合物基底上碳酸钙生物矿化的研究进展

生物矿化作用是自然界广泛存在的一种现象。它是在生物体的严格控制下进行的,生物体从周围的环境中有选择地吸收各种元素用于构建生物体内具有特殊功能的无机结构。本文系统综述了聚合物膜上碳酸钙生物矿化的研究进展。详细介绍和比较了"直接合成法"和"通过无定性碳酸钙转化法"两种不同的矿化模式,并讨论了各矿化因素包括:酸性大分子、温度和聚合物基底种类等不同的影响。直接合成法:即通过酸性大分子的调节直接在大分子表面生成稳定晶型的碳酸钙。无定性碳酸钙转化法既在高度饱和的碳酸钙溶液中,在大分子表面生成一层无定性碳酸钙膜,然后将其在一定湿度下转化成一种或几种结晶形式的碳酸钙。前一种模式是一种常规的方法,研究得也最多。后一种模式相对较新,它简单快捷,而且影响因素少。     

聚合物控制模拟生物矿化

近年来,受自然启发的合成思路已日益引起广泛的重视.本文综述了运用各种不同的分子模板对无机晶体的生物矿化过程,多种无机晶体生长和无机-有机复合材料的形貌与结构的调控作用以及分子模板与外界静态模板的协调控制效应等方面的最新进展.重点讨论简单的有机添加剂如水溶性功能聚合物及表面活性剂等对无机晶体晶化的模板效应及其在复杂无机结构形成过程中的相互协同作用、在混合溶液体系中的新的影响效应等.讨论了模拟生物矿化方法在构筑新颖无机纳米材料及无机-有机复合材料的新途径及其自组装机理.目前的研究进展表明,通过选择合适的分子模板和外界静态模板、适当的合成微环境和运用合适的自组装机制,有可能实现对所有无机晶体的形貌控制和复杂杂化结构的合理构筑.展望了这些尺度可控而结构特殊等级材料潜在的重要应用价值.     

碳酸钙的原位合成及表面改性

利用碳化法, 选用几种常见的改性剂(硬脂酸钠、十八碳醇磷酸酯和油酸)对碳酸钙进行了原位合成及表面改性. 通过活化度、白度、接触角的测定, 对比了其改性效果, 同时通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等测试手段对产品进行表征. FT-IR结果表明, 改性剂与碳酸钙表面是以化学键合和物理吸附方式相结合. 碳酸钙改性后, 其红外υ3特征吸收峰出现约44 cm-1的蓝移现象. 对反应机理进行了初步探讨. 实验结果表明, 当十八碳醇磷酸酯用量达到2%(以碳酸钙的质量分数计)时, 产品活化度达到99.9%, 白度值达到97.3%, 接触角达到了122.25°, 从而为新型无机填料的制备提供了理论依据和合成手段.     

甲壳素和壳聚糖在生物矿化和模拟矿化过程中的调控作用研究进展

生物矿化材料一般由95%的无机物和5%的有机质组成,具有普通无机材料无可比拟的力学性能、光泽及特殊功能,这些特性源于细胞的调控和有生物活性的有机高分子对无机物结晶和形貌的精确控制.本文综述了甲壳素及其衍生物壳聚糖在生物矿化领域(生物体内和体外模拟)的作用研究进展.     

链状纳米碳酸钙的原位制备及其性能表征

采用间歇式鼓泡碳化法,以油酸为添加剂,通过对实验条件的控制,原位制备了由小立方体晶粒连接而成的链状纳米碳酸钙,粒子的长径比约为6∶1,分散性良好、白度高、吸油值低,并对其碳化反应机理进行了初步探讨。同时,通过电子透射电镜、X射线衍射、傅里叶红外光谱、白度和吸油值等测试手段对产物的结构和性能进行了表征。     

n，o-羧甲基壳聚糖体系中纳米碳酸钙的仿生合成

n;o-羧甲基壳聚糖体系中纳米碳酸钙的仿生合成;仿生合成;ｎ;ｏ-羧甲基壳聚糖;碳酸钙;纳米粒子;生物矿化     

受生物启发模拟合成生物矿物材料及其机理研究进展

自然界中存在大量复杂、高度功能化的生物矿物材料如贝壳、珍珠、牙齿、骨骼等,其中很多是非常普通的无机矿物材料。运用仿生合成的思路来制备形貌可控、结构特殊且具有独特性质的材料一直是交叉学科研究的热点,如何模拟生物矿化方法合成功能化材料,正逐渐引起科学界的关注。碳酸钙等生物矿物材料广泛存在于生物和地质体系中,对生物体的特异功能起着极其重要的作用。本文将重点回顾有关碳酸钙等生物矿物材料的生物模拟合成研究的进展。生物矿物合成的微环境主要包括模板和溶液相。本文即从这两方面着手,评述了近年来利用软、硬模板法模拟合成生物矿物的研究进展。     

碳酸岩矿化菌诱导碳酸钙晶体形成机理研究

选用碳酸盐矿化菌(芽孢杆菌系), 分别研究了不同浓度细菌液、细菌体及其分泌物对碳酸钙晶体形成的影响. 研究表明, 细菌液浓度越高, 控制碳酸钙晶体形貌作用越显著; 细菌体为碳酸钙结晶提供异相成核点而对形貌并没有实质影响; 细菌分泌物可诱导出球形、纺锤形等多种形态亚稳态球霰石; 在微生物环境的长期作用下可形成有机-无机复合碳酸钙硬质膜. 通过对电导率测定结果和碳酸钙红外图谱分析得出, 生物有机质分子链的极性基团(COOH, C＝O等)与Ca^2＋产生静电、配位等一系列作用, 调控晶体的生长. 本研究对于微生物诱导碳酸钙的工程性应用, 如混凝土微裂缝修复、古建筑表面防护处理、微纳米碳酸钙颗粒制备等具有一定指导意义.     

Chiral Morphology of Calcium Carbonate Mineralized in Agarose Gel

Calcareous crystallites with chiral morphology are difficult to obtain in vitro . Using the d ‐form of aspartic acid as crystal modifier, calcium carbonate with chiral morphology has been obtained in agarose gel. We show that the formation of the chiral morphology of crystallites does not necessarily involve complicated cellular processes.     

In situ synthesis and modification of calcium carbonate nanoparticles via a bobbling method

Modified calcium carbonate (CaCO3) nanoparticles with cubic- and spindle-like configuration were synthesized in situ by the typical bobbling (gas-liquid-solid) method. The modifiers, such as sodium stearate, octadecyl dihydrogen phosphate (ODP) and oleic acid (OA), were used to obtain hydrophobic nanoparticles. The different modification effects of the modifiers were investigated by measuring the active ratio, whiteness and the contact angle. Moreover, transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffracti...     

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.     

Rapid Synthesis of Size-controlled Gold Nanoparticles by Complex Intramolecular Photoreduction

A rapid synthesis of size-controlled gold nanoparticles was proposed.The method is based on the sensitive intramolecular photoreduction reaction of Fe(Ⅲ)-EDTA complex in chloroacetic acid-sodium acetate buffer solution,where Fe(Ⅱ)-EDTA complex generated by photo-promotion acts as a reductant of AuCl-4 ions.Gold nanoparticles formed were stabilized by EDTA ligand or other protective agents added.As a result,well-dispersed gold nanoparticles with an average diameter range of 6.7 to 50.9 nm were obtained.According to the characterizations by the UV spectrum and TEM,the intramolecular charge transfer of the excited states of complex Fe(Ⅲ)-EDTA and the mechanism of forming gold nanoparticles were discussed in detail.     

碳酸钙表面感光修饰及其在UV涂料中的应用

本文以丁二酸酐(SAA)、2-羟基-4-(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮(D2959)和环氧油酸(EOA)为原料,合成了一种具有感光性的脂肪酸S-2-E,并用于碳酸钙的改性.然后以油酸(OA)改性碳酸钙为对比,通过吸油量测试、差动光照热分析仪(DPC)、动态力学分析(DMA)、扫描电镜(SEM)等测试手段讨论了S-2-E对碳酸钙的改性效果、相应改性碳酸钙S-2-E-CaCO3的光活性及S-2-E-CaCO₃对UV涂料的性能影响 .结果显示,S-2-E对碳酸钙的改性效果与OA相当 .碳酸钙经S-2-E改性后具有一定的光活性,能参与UV涂料的固化,固化膜的硬度、耐水性等性能有所改善.     

TiO2-双亲共聚物复合纳米粒子的合成与紫外光敏特性

用偶联剂乙烯基三乙氧基硅烷改性纳米粒子TiO₂, 应用超声技术将TiO₂ 纳米粒子分散在甲醇介质中, 然后用苯乙烯(ST)原位聚合包封, 再用丙烯酰胺或乙烯基吡咯烷酮(VP)共聚, 两步原位分散聚合得到了有机聚合物为壳、TiO₂为核的有机/无机复合粒子. 用红外光谱、紫外-可见光谱、透射电子显微镜等检测手段进行表征. 结果显示: 由于双亲共聚物对TiO₂纳米粒子的敏化作用, 紫外-可见光谱图上两种纳米复合粒子的最大吸收峰均有明显红移, 并且吸收光谱的范围扩大了, 其中尤以TiO₂/(PST-co-PVP)为甚. 意味着光敏化活性的提高, 特别是在可见光谱的范围内. 这种情形对宽带隙半导体材料如TiO₂纳米粒子的光催化特性是有利的, 表明这类材料的应用空间得到了拓展.     

超重力环境中合成微细晶须碳酸钙及其表征

Ultra-fine whiskers of calcium carbonate were successfully synthesized by reactive precipitation in highgravity field generated by the rotating packed bed（RPB）. In the experiment Ca（OH）2 and CO2 were as reactants and H3PO4 was used as the morphology-control additive. Synthesizing the same amount of CaCO3 whiskers,the needed carbonation time in the high-gravity field is 1/36-1/18 of that by the traditional technology reported in the literature. The ultra-fine CaCO3 whiskers can be synthesized and well-controlled under the following conditions:the volumetric flow rate of gas 100-300 L/h and that of liquid 600-1000 L/h,rotating speed of RPB 600-1200 r/min,reaction temperature between 40-80℃ and concentration of H3PO4 5.0%-30%. The calcium carbonate whiskers have the mean shaft diameter of 80-250 nm and the average aspect ratio of 10-25 with the narrow distribution of both the mean shaft diameter and the aspect ratio. The properties of the product are characterized by means of TEM,electron diffraction,XRD,TG-DTA and elementary analysis. Electron diffraction analysis shows that the synthesized calcium carbonate whiskers have crystalline structure,while XRD analysis indicates that aragonite structure accounts for 97.77% in content of the final CaCO3 whisker product. And TG-DTA analysis shows that the obtained product decomposes at 423℃,which is 402℃ lower than that of the CaCO3 obtained in the normal gravity.     

Laser-induced Synthesis of Ultrafine Gold Nanoparticles in Covalent Organic Frameworks

Metal nanoparticles in porous supports are of great importance for catalysis, separation and sensing, but their controllable preparation is still largely unmet. Herein, we describe a simple laser-induced synthesis of ultrafine gold nanoparticles in the covalent organic framework. Gold nanoparticles are well embedded, and they are about (1±0.1) nm in size. This work is universal for the preparation of well-dispersed and ultrafine metal nanoparticles in porous supports.