带电荷纳米线诱导无机纳米材料的生长及其性能研究
[Abstract]:The biological minerals in the organism have great superiority whether in a multi-stage layered structure or in performance. The application of the basic principle of biomineralization to prepare new functional materials with superior performance has become one of the important challenges in the field of chemistry and material science. The one-dimensional nanostructures are similar in size and dimension to supermolecules or their assemblies capable of inducing the nucleation and growth of biological minerals within the organism. Based on this, a kind of one-dimensional nano-wire with charge on various surfaces is used as the precursor in this paper. It mainly discusses how to use the inorganic nano-wire to induce the nucleation and growth of the biological minerals and to use it as a template to induce the preparation of new functional materials. The main results obtained are as follows:1. The synthesis system of the growth and assembly of amorphous calcium carbonate (ACC) induced by ultra-fine inorganic nano-wire was established, and the ACC@Te nano-wire and the ACC nano-sheet were successfully prepared. In the system, ACC nanoparticles were induced by a gas-phase diffusion method and a solvothermal method, respectively, as an inducer. It is to be noted that the nanowire surface charge plays a critical role in the process of forming a size-uniform ACC@Te nanowire and an ACC nanosheet. By adjusting the concentration of the Te nanowire, the volume ratio of the mixed solvent and the diameter of the Te nanowire, the formation mechanism of the ACC@Te nano-wire and the ACC nanosheet is discussed. In addition, that ACC nanosheet can be used as an assembly unit to successfully prepare the sodium alginate/ ACC biomimetic composite film with significant toughness; and a large amount of the PVP molecule on the ACC nano sheet can load the magnetic nanoparticles to prepare the ACC functional material with magnetism. The method can be extended to the control and synthesis of other inorganic carbonate materials, and provides some clues for the in-depth understanding of the mechanism of the biomineralization. The invention discloses a general method for synthesizing amorphous metal hydroxide nano-fiber by using a hard calcium silicate nanowire. A series of amorphous binary metal hydroxide nano-fibers with controllable components are synthesized by using the method. The metal hydroxide is heat-treated, and the corresponding metal oxide nano-fiber can be prepared. The method can also be extended to other amorphous metal hydroxide materials to control the synthesis process, and the prepared metal hydroxide nano-fiber and the metal oxide nano-fiber are expected to have potential application in many fields. A new method for preparing hematite micro-sphere mesoscopic crystal is developed. After the hard calcium silicate nano-wire and the ferric chloride solution are mixed, the whole reaction system is heated to 160 DEG C by a hydrothermal reaction, and after that, the primary hematite nano assembly unit is directionally assembled, and finally, a highly crystalline hematite mesoscopic crystal is obtained. In the mineralization system, the size and morphology of the hematite mesoscopic crystals can be adjusted by adjusting the concentration of the nanowires and the FeCl3, respectively. The biological mineralization simulation method provides a new strategy for the synthesis of other mesoscopic materials. The phase transition of magnesium-containing amorphous calcium carbonate (Mg-ACC) in ethanol/ water mixed solvent was studied. The reaction conditions were mild and no organic additives were added. The temperature, ethanol/ water volume ratio and the initial concentration of Mg-ACC can be used to adjust the thermodynamic and kinetic properties of the product. In addition, at 55. degree. C., 4.5 mMMg-ACC was aged for 24 h in an ethanol-water mixed solvent (ethanol/ water volume ratio of 3/2). This work may provide some useful clues to the understanding of the mineralisation of CaCO3 in nature and can also provide methodological guidance for the production of different shapes of calcium carbonate.
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB383.1
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,本文编号:2449467
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