生物成因纤维状文石集合体的结构表征及其仿生制备

发布时间：2017-11-11 01:30

  本文关键词：生物成因纤维状文石集合体的结构表征及其仿生制备

  更多相关文章： 文石集合体 仿生合成 韧带 表壳层 生物凝胶 串珠状晶体 杨桃形晶体

【摘要】：碳酸钙是自然界最丰富的生物材料,广泛存在于生物体中(如骨骼、珊瑚、贝壳等),同时也是现代工业应用最重要的无机材料之一,被广泛用于橡胶、医药、新型建材等领域。其中,文石型碳酸钙具有优越的机械、化学、光学性能,是各种催化剂、无机填充料的首选。因此,研究和制备具有各种特殊性能的生物成因文石型碳酸钙材料的意义重大。本文以双壳纲华贵栉孔扇贝的韧带和施氏獭蛤的表壳层为研究对象,利用X-射线衍射技术(XRD)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、常规氨基酸分析法、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对样品进行化学组成分析和微结构表征。重点利用韧带的蛋白质层和施氏獭蛤的凝胶层,采用气体扩散法,在常温常压且不添加任何外加剂的条件下,仿生制备文石晶体材料。采用FTIR.SEM和TEM研究形成的文石晶体,分析并模拟其形成过程,最后探索凝胶中杨桃形晶体的形成机理及其潜在的应用价值。本文获得以下几方面主要成果：(1)首次在韧带中发现“串珠状”文石纤维集合体。扇贝韧带矿化层主要为文石纤维集合体,纤维(直径40-120 nm)由大量纳米颗粒沿纤维长轴相互粘结形成,呈独特的“串珠状”。组成纤维的纳米颗粒均为文石单晶,其结晶定向一致,C轴平行于纤维的生长方向([001])。(2)发现施氏獭蛤表壳层内表面有一个银白色的矿物层,其矿物为文石型碳酸钙。显微观察表明,矿物层中存在着两种不同的晶体集合体：大的球体(直径20μm-70μm)和小的梭形体,小的梭形体铺在基底上,而大的球体则生长在梭形体上。两者均由文石纤维组成,HRTEM分析显示纤维为文石单晶,晶体c轴平行于纤维的生长方向([001])。纤维横截面多呈长六边形,且其边缘包裹着一层厚度不足10nm的有机质。分析推测大的球体是由小的梭形晶体紧密堆积形成的。(3)仅以韧带蛋白质为基底,不添加任何添加剂,能在常温常压的条件下诱导生成纯文石晶体。成熟的文石晶体呈花束状,由文石纤维组成。文石纤维为单晶,且结晶定向一致,c轴平行于纤维的生长方向,与韧带矿化层中的文石纤维极为相似。同时纤维包裹着一层有机质,由此推测有机质在文石纤维的形成中起着重要的作用。(4)利用生物凝胶为基底,以同样的方法也能合成纯文石晶体。在比较分析下,首次发现了杨桃形文石晶体,且这些晶体由大量的文石纳米颗粒呈阶梯状定向粘结形成。(5)探索杨桃形文石晶体的成因机理。杨桃形晶体成因由三方因素共同控制：一、驱动力。加入生物凝胶后,溶液的过饱和度增大,导致了驱动力增大,从而粘结生长模式控制着晶体生长,形成规则对称的晶体形貌。二,文石晶体结构。文石晶体大多是双晶化生长,由三个单晶体组成,从而形成假六方三连晶,所以形成的晶体呈六方形。三、定向粘附机理。在晶体的生长初期,晶颗粒通过定向粘附机理在特定的方向上粘附,形成针状晶体颗粒。新生成的针状晶体颗粒的表面能较高,所以晶体会先平行于针状晶体的长轴生长,形成晶体集合体的六个棱,进而生长成杨桃形。
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ132.32

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 冯臻;文石晶须的研究[J];化工矿物与加工;2002年08期

2 张刚生,丁世磊;研磨对文石红外光谱的影响[J];矿产与地质;2005年04期

3 吴刚;王小锋;郎雷鸣;鲜华;葛秀涛;;咪唑对碳酸钙晶型和形貌的调控研究[J];人工晶体学报;2010年05期

4 许肖云;梁兵;陈丽萍;张凯;唐红军;王洁;覃钦晏;;气液法制备文石型碳酸钙晶须及影响条件研究[J];内江师范学院学报;2012年06期

5 尚文宇,刘庆峰,陈寿田;气液法合成文石型碳酸钙晶须的研究[J];西安交通大学学报;1999年10期

6 武永强,潘永信;太原西山奥陶系文石的成因[J];山西矿业学院学报;1995年01期

7 刘庆峰,尚文宇,刘斌,陈维,陈寿田;文石晶须的碳酸化合成工艺研究[J];西安交通大学学报;1999年12期

8 陈斌;吴新燕;;鲍鱼壳珍珠层无机文石片的层状微结构研究[J];功能材料;2006年10期

9 赵丽娜;刘欢;冯少强;刘晓芳;;文石型碳酸钙晶须的制备及其力学性能研究[J];化学通报;2013年12期

10 张刚生;汪港;张伟钢;;翡翠贻贝贝壳文石的FTIR光谱研究[J];光谱实验室;2007年05期

中国重要会议论文全文数据库 前5条

1 南照东;阎变青;郭荣;侯万国;;吡啶/水混合溶剂中线状方解石和棒状文石的制备[A];中国化学会第26届学术年会无机与配位化学分会场论文集[C];2008年

2 段武辉;谭明;程海;张勇;;云南仙人洞文石类石笋年层结构电镜分析[A];中国科学院地质与地球物理研究所第十届（2010年度）学术年会论文集(下)[C];2011年

3 陈斌;尹大刚;袁权;;文蛤贝壳大端纤维微结构研究[A];第十七届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2012年

4 林国强;王婷;邵正中;;Fe~(3+)调节下的桑蚕丝素蛋白β-sheet结构对碳酸钙晶型的控制[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

5 王玲;王河锦;;Pmmn型及P-31C型文石高压新相的结构稳定性对比研究[A];中国晶体学会第五届全国会员代表大会暨学术大会（晶体生长分会场）论文摘要集[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 冯恩昌;淄博文石[N];中国花卉报;2004年

2 赵静 刘建军;西安证管办主任薛文石要求重点抓好三方面工作[N];证券日报;2004年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 乔莉;淡水球文石珍珠结构及其矿化机理研究[D];清华大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 谭远;生物成因纤维状文石集合体的结构表征及其仿生制备[D];广西大学;2016年

2 申巧敏;利用新型蛋白质为模板仿生合成纳米文石的研究[D];广西大学;2012年

3 丁世磊;天然文石质生物陶瓷的傅立叶变换红外光谱研究[D];广西大学;2006年

4 张t ;均一文石相碳酸钙晶须的制备与生长机理研究[D];四川大学;2002年

，

本文编号：1169253