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多级结构石墨烯/无机非金属复合材料的仿生合成及机理研究

发布时间:2021-07-31 20:42
  通过仿生矿化合成有机一无机复合材料吸引了越来越多人的关注,它不仅处于多重学科的交汇点,更为合成新材料提供了新思路。采用仿生方法,选用恰当的模板剂和合适反应方式,通过调节有机模板的有序结构和空间构型,控制粒子的粒径和形貌,可以人工合成具有独特精美形貌的晶体材料和生物智能型材料。探讨仿生矿化过程中分子控制机理,即有机模板对无机晶体的调制作用,对于深入理解有机/无机界面分子识别理论,进一步领会仿生矿化机理有着十分主要的意义,同时为仿生合成其它多种结构独特的无机纳米材料提供方法。基于以上研究思想,引入具有双重模板功能的氧化石墨烯(GO)诱导碳酸钙、羟基磷灰石、氧化锌的矿化合成。由于氧化石墨烯纳米片边缘含有的羧基是优良的亲水基团,同时该纳米片中央是憎水区域,所以它具备了仿生矿化合成中有机基质、表面活性剂的软模板功能;而且氧化石墨烯纳米薄片易重叠和褶皱且在一定条件下定向沉聚,所以它又具备硬模板的功效。在制备方式上,选用了气相扩散法、水热法、化学沉淀法。反应方式的选择是根据提供矿化剂的速度需要而定。在仿生制备过程中,还引入了离子液体([BMIM]BF4)作为添加剂,考察了离子液体/氧化石墨烯复合模板... 

【文章来源】:安徽大学安徽省 211工程院校

【文章页数】:123 页

【学位级别】:博士

【部分图文】:

多级结构石墨烯/无机非金属复合材料的仿生合成及机理研究


图1-1碳酸韩生物材料:鲍鱼壳(a)、龙奸(b)满图是SEM图;贝壳形成示意图(C)[24]??Figure?1-1?Calcium?carbonate?(CaC03)-based?biominerals;?abalone?shell(a);?the??

杂化膜,壳聚糖,薄膜,横截面


Vcu-N03?/Vco_ai-co3=3:1-chitosan?hybrid?film.?The?inset?images?are?magnifications.??接着,俞书宏_课题组又使用自组装和真空过滤法制备了贝壳状高岭土??(MTM)/壳聚糖复合膜(图1-3),测试表明高岭土/壳聚糖复合膜是通过在高岭土片??层表面附着了?Inm厚度的壳聚糖分子层构成,同时真空过滤法制备的薄膜的杨??氏模量和拉伸强度是远高于普通蒸发沉淀制备的薄膜,而且该薄膜的耐火性和透??光性显著提髙。??■.勢■_纖v=:纏i丨二??PI?n?一?_?=:?f、L-j.?^??□?u?LJ?丨..':,??MTM?^spenson?Chsiosaii?sdution?Chitosan-MTM?si^f>enston?CNtc¥arrMTM????7??

示意图,贝壳,示意图,自组


??图1-3生物相容性的贝壳状壳聚糖-高岭土复合薄膜的制备示意图及SEM图:??a真空抽滤、b自然蒸发、插图是各自数码照片[49]??Figure?1-3?Fabrication?of?the?artificial?nacre-like?chitosan-MTM?bionanocomposite??film?and?SEM?images?of?film?fabricated?by?vacuum?filtration?(a)?and?fabricated?by??evaporation?(b).The?insets?are?digital?photos,?respectively.??此夕卜,Nature?Communications?报道了?Alexander?Fimiemore?等_利用层层自组??装,在气相扩散法的协助下仿生矿化合成了具有彩虹色和机械軔性能的贝壳结构??的有机-无机复合生物材料。根据作者的描述(图1-4),在基片上形成的层层自组??装PAA/PVP的膜厚度与组装的层数有关,经碱洗和紫外光固化后,在基片上留??下了多孔膜,此时多孔膜上敷基与Ca2+作用后,将成为碳酸韩的成核位点,同时??和天然生物贝壳中的有机质相比

【参考文献】:
期刊论文
[1]二氧化硅的仿生矿化[J]. 王生杰,蔡庆伟,杜明轩,曹美文,徐海.  化学进展. 2015(Z1)
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[3]淡水珍珠的生物矿化机理研究进展[J]. 马玉菲,乔莉,冯庆玲.  无机材料学报. 2013(01)
[4]离子液体在纳米碳酸钙制备中的应用[J]. 陈志伟,贺建勋,张航.  西北大学学报(自然科学版). 2012(06)
[5]仿生合成法制备二氧化硅的研究进展[J]. 吴瑞香,张汉焱.  广东化工. 2012(06)
[6]企鹅珍珠贝珍珠层螺旋位错生长[J]. 亓利剑,黄艺兰,周祖翼,周征宇.  中国科学:地球科学. 2011(06)
[7]以壳聚糖为添加剂制备单分散碳酸钙微粒[J]. 唐海雄,郭亚平,周玉,贾德昌.  稀有金属材料与工程. 2009(S2)
[8]Morphologies of hydroxyapatite nanoparticles adjusted by organic additives in hydrothermal synthesis[J]. 张海斌,周科朝,李志友,黄苏萍,赵颜忠.  Journal of Central South University of Technology. 2009(06)
[9]表面活性剂模板法在制备纳米羟基磷灰石中的应用[J]. 汪雁南,陈虎,邓春林,李俊峰,邱克辉,张佩聪.  中国陶瓷. 2009(04)
[10]贝壳生物矿化的研究进展[J]. 张文兵,姚春凤,麦康森.  海洋科学. 2008(02)

博士论文
[1]仿生物矿化模板法调控晶体生长机理与试验研究[D]. 陈天华.吉林大学 2012
[2]仿生贝壳珍珠质材料的制备[D]. 刘睿.浙江大学 2012
[3]水热与微波辅助法合成形貌可控的纳米功能陶瓷粉体[D]. 刘晶冰.北京工业大学 2005

硕士论文
[1]石墨烯基复合水凝胶的制备及性能研究[D]. 王绍华.安徽大学 2014



本文编号:3314154

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