两亲分子软模板法调控无机矿物的合成

论文摘要

具有特殊形貌、结构及大小的无机材料的合成一直是现代材料科学、催化、医学、电子、陶瓷、颜料及化妆品等领域所关注的课题。人们根据生物矿化的原理，以水溶性聚合物作晶体生长调控剂或模板，广泛用于生物模拟矿化，诱导或控制无机粒子的结晶生长，得到了丰富多彩、形貌多变的无机材料。本论文在前人研究的基础上，用非离子型聚氧乙烯聚氧丙烯嵌共聚物(（EO）20（PO）72（EO）20)、双亲水聚合物丙烯酸聚乙二醇酯-甲基丙烯酸共聚物（PEGA-PMAA）以及含膦抑制剂二亚乙基三胺五亚甲基膦酸（DETPMP）作为诱导调控剂或软模板合成碳酸钙、磷酸氢钡和硫酸钡，并用一种新型的树型聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物（SD31）形成的反相微乳液作模板合成了硫化镉纳米粒子。实验取得的结果不仅对生物矿化原理的认识具有一定的意义，还对无机材料的合成具有借鉴和参考价值。现简要介绍如下： 1、两亲嵌段共聚物PEO-PPO-PEO和双亲水共聚物PEGA-PMAA对CaCO3结晶形貌的调控 对于自然界最丰富的生物矿物质碳酸钙，因其在工业领域，如涂料、塑料、橡胶、造纸等方面有着广泛的应用，其仿生合成的研究报道已有很多。在此我们分别用阴离子聚合合成非离子型的两亲嵌段共聚物（EO）20（PO）72（EO）20及两步聚合合成双亲水共聚物PEGA-PMAA，并用核磁共振（H1NMR）、红外（IR）等确定聚合物的分子结构。以这两种共聚物作为调控剂或模板来调控CaCO3的结晶形貌，通过改变共聚物浓度、碳酸钙浓度以及pH值等得到了一系列不同晶体形貌的碳酸钙粒子。所得样品用扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射仪（XRD）和热重仪（TGA）等进行形貌、晶型和共聚物含量的表征。研究发现，当[CaCO3]=8mmol／L和4 mmol／L，pH=11时，随着（EO）20（PO）72（EO）20浓度的增加（从1g/L、2g／L到3g/L），得到的都是方解石型立方体形粒子，粒子的粒径随[CaCO3]的降低和（EO）20（PO）72（EO）20浓度的增加而依次减小，从6μm降到1.5μm，粒子表面的粗糙程度也依次增大。当[CaCO3]=2mmol／L，pH=11或10时，得到了方解石和球霰

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 绪论
• 1 立题的背景与意义
• 1.1 背景
• 1.2 意义
• 2 研究现状
• 2.1 生物矿化和仿生材料化学
• 2.1.1 生物矿化和仿生材料化学中的分子构筑
• 2.1.2 仿生材料化学
• 2.2 仿生合成无机材料
• 2.2.1 膜诱导无机粒子生长
• 2.2.2 聚合物基质诱导无机粒子生长
• 2.2.3 生物大分子调控无机粒子的生长
• 2.2.4 双亲水嵌段共聚物调控无机粒子的生长
• 2.2.4.1 双亲水嵌段共聚物的简介
• 2.2.4.2 DHBC调控合成特殊形貌的无机粒子
• 3 论文的研究思路
• 参考文献
• 3结晶形貌的调控'>第二章 两亲嵌段共聚物PEO-PPO-PEO和双亲水共聚物PEGA-PMAA对CaCO₃结晶形貌的调控
• 1 前言
• 2 实验部分
• 2.1 实验药品
• 2.2 实验仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 共聚物的合成及表
• 2.3.1.1 共聚物的合成
• 2.3.1.2 共聚物的表征
• 3粒子的制备与表征'>2.3.2 CaCO₃粒子的制备与表征
• 3 结果与讨论
• 20（PO）₇₂（EO）₂₀浓度的影响'>3.1 （EO）₂₀（PO）₇₂（EO）₂₀浓度的影响
• 3.2 碳酸钙浓度的影响
• 3.3 pH值的影响
• 2+]／[CO₃^2-]比例的影响'>3.4 [Ca²⁺]／[CO₃^2-]比例的影响
• 20（PO）₇₂（EO）₂₀调控CaCO₃形貌的机理初探'>3.5 （EO）₂₀（PO）₇₂（EO）₂₀调控CaCO₃形貌的机理初探
• 3微粒形貌的调控'>3.6 双亲水共聚物PEGA-PMAA对CaCO₃微粒形貌的调控
• 4 结论
• 参考文献
• 4结晶形貌的影响'>第三章 pH对PEO-PPO-PEO和PEGA-PMAA调控BaHPO₄结晶形貌的影响
• 1 前言
• 2 实验部分
• 2.1 实验药品
• 2.2 实验仪器
• 2.3 实验方法
• 4的制备'>2.3.1 BaHPO₄的制备
• 4的表征'>2.3.2 BaHPO₄的表征
• 3 结果与讨论
• 20（PO）₇₂（EO）₂₀对BaHPO₄粒子形貌的调控'>3.1 不同pH下（EO）₂₀（PO）₇₂（EO）₂₀对BaHPO₄粒子形貌的调控
• 4粒子形貌的调控'>3.2 不同pH下PEGA-PMAA对BaHPO₄粒子形貌的调控
• 3.3 XRD确定产物的组成和相态
• 4粒子中共聚物的热失重分析'>3.4 BaHPO₄粒子中共聚物的热失重分析
• 4粒子形貌形成的机理初探'>3.5 BaHPO₄粒子形貌形成的机理初探
• 4 结论
• 参考文献
• 4结晶形貌的调控'>第四章 两亲嵌段共聚物PEO-PPO-PEO对BaSO₄结晶形貌的调控
• 1 前言
• 2 实验部分
• 2.1 实验药品
• 2.2 实验仪器
• 2.3 实验方法
• 4粒子的制备'>2.3.1 BaSO₄粒子的制备
• 4的表征'>2.3.2 BaSO₄的表征
• 3 结果与讨论
• 4结晶形貌的影响'>3.1 共聚物浓度对BaSO₄结晶形貌的影响
• 4结晶形貌的影响'>3.2 pH对BaSO₄结晶形貌的影响
• 2+]／[SO₄^2-]的比例对BaSO₄结晶形貌的影响'>3.3 [Ba²⁺]／[SO₄^2-]的比例对BaSO₄结晶形貌的影响
• 4的XRD'>3.4 BaSO₄的XRD
• 3.5 产物的TGA
• 4的氮气吸附—脱附等温线'>3.6 BaSO₄的氮气吸附—脱附等温线
• 4形貌形成的机理探讨'>3.7 BaSO₄形貌形成的机理探讨
• 4 结论
• 参考文献
• 4结晶形貌的调控'>第五章 膦酸盐DETPMP两亲分子对BaSO₄结晶形貌的调控
• 1 前言
• 2 实验部分
• 2.1 实验药品
• 2.2 实验仪器
• 2.3 实验方法
• 4粒子的制备'>2.3.1 BaSO₄粒子的制备
• 4粒子的表征'>2.3.2 BaSO₄粒子的表征
• 3 结果与讨论
• 4结晶形貌的影响'>3.1 DETPMP浓度及结晶时间对BaSO₄结晶形貌的影响
• 4结晶形貌的影响'>3.2 体系pH对BaSO₄结晶形貌的影响
• 2+]／[SO₄^2-]比例对BaSO₄结晶形貌的影响'>3.3 [Ba²⁺]／[SO₄^2-]比例对BaSO₄结晶形貌的影响
• 4结晶过程的影响'>3.4 DETPMP浓度及pH对BaSO₄结晶过程的影响
• 4晶型的影响'>3.5 DETPMP浓度及pH对BaSO₄晶型的影响
• 4 结论
• 参考文献
• 第六章 树型嵌段共聚物形成的反相微乳液中合成单分散的CdS纳米球
• 1 前言
• 2 实验部分
• 2.1 实验药品
• 2.2 实验仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 微乳液相区的确定
• 2.3.2 CdS纳米粒子的合成
• 2.3.3 CdS纳米粒子的表征
• 3 结果与讨论
• 3.1 CdS纳米球的TEM图
• 3.2 CdS纳米球的XRD
• 3.3 UV／Vis吸收光谱测定CdS纳米球形成过程
• 3.4 CdS纳米球的荧光光谱
• 3.5 微乳液体系的粘度对合成CdS纳米球的影响
• 3.6 CdS纳米球的形成机理
• 4 结论
• 参考文献
• 结论与展望
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表的学术论文及科研成果目录
• 学位论文评阅及答辩情况表