若干生物聚合物/无机盐复合物的形貌调控及生长机理研究
发布时间：2024-05-14 22:10
本论文围绕有机/无机复合物的制备及生长机理研究展开。大自然在制备有机/无机复合物方面为我们作出了很好的榜样：广泛存在于生物体中的生物矿物,就是在有机模板引导下矿物相自组装形成的高度有序的复合材料。因此,我们的研究从体外模拟生物矿化出发,制备了多种生物聚合物/无机盐复合物,并对有机物调控晶体生长的机理进行了探讨。将矿化与工业制备相结合,我们发展了高压/超临界二氧化碳碳酸化法,制备了亚微米级复合物并可通过调节实验条件控制复合物的粒径、形貌,对此我们提出了相应的机理,对体外模拟矿化研究形成了一定的参照。为了深入分析复合物中的有机/无机相互作用,我们采用红外光谱结合二维相关分析,对有机基质的结构进行了深入的研究,并初步探讨了有机质和无机矿物之间的相互作用。 论文全文共分为七章。 第一章绪论从有机/无机复合材料和自组装过程入题,着重介绍了生物体内矿化以及有机物调控碳酸盐矿化的研究进展,概述了一种较新的工业制备碳酸钙方法-高压/超临界二氧化碳碳酸化法。此外,绪论部分也对我们在研究有机/无机相互作用时采用的主要手段-红外光谱以及二维相关分析做了简单的介绍。 在第二章中,我们采用仿生的二氧化碳扩散法,...
【文章页数】：169 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
论文摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 有机/无机复合材料及自组装
1.2 生物矿化过程及其机理研究
1.2.1 生物矿物
1.2.2 生物矿化过程中的机理研究
1.3 有机物调控碳酸盐生长的研究进展
1.3.1 可溶性添加剂对碳酸钙的调控
1.3.1.1 生物大分子
1.3.1.2 合成可溶性聚合物
1.3.1.3 低分子量添加剂
1.3.2 不溶基质对碳酸钙形貌的调控
1.3.3 非经典结晶理论
1.3.4 有机物引导碳酸钡的矿化
1.4 矿化方法
1.4.1 模仿生物体内矿化过程的体外模拟矿化方法
1.4.2 高压/超临界态二氧化碳为碳酸根源制备碳酸盐
1.4.2.1 高压/超临界CO2碳酸化法-工业制备碳酸钙的新方法
1.4.2.2 有机物调控下应用高压/超临界CO2碳酸化法制备碳酸盐复合物
1.5 红外光谱及二维相关分析
1.6 课题的研究意义及研究思路
参考文献
第二章 羧甲基纤维素引导下碳酸钙的仿生合成
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 主要试剂和材料
2.2.2 羧甲基纤维素/碳酸钙复合颗粒的制备
2.2.2.1 玻璃器皿的前处理
2.2.2.2 水溶液中碳酸钙的结晶
2.2.3 表征仪器及方法
2.3 实验结果
2.3.1 不同CMC浓度溶液中制备的粒子
2.3.2 "玫瑰花"状粒子的生长过程
2.3.2.1 准时间分辨电镜监测形貌的发育过程
2.3.2.2 溶液中pH及[Ca2+]随时间的变化情况
2.3.2.3 其他中间态粒子
2.3.3 不同CMC分子量下得到的晶体
2.3.4 不同钙离子浓度下得到的晶体
2.3.5 不同条件下所制备复合物的晶型
2.3.6 复合物的红外光谱
2.3.7 复合物中有机质含量的分析
2.4 讨论
2.4.1 "玫瑰花"状方解石粒子的形成过程
2.4.2 浓度对晶体形貌的影响
2.4.3 分子量对晶体形貌的影响
2.4.4 钙离子浓度对晶体形貌的影响
2.5 本章小结
参考文献
第三章 羧甲基纤维素对碳酸钡的形貌调控及其针状晶体单元的组装机理
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 主要试剂和材料
3.2.2 羧甲基纤维素引导碳酸钡的结晶
3.2.2.1 玻璃器皿的前处理
3.2.2.2 水溶液中碳酸钡的结晶
3.2.3 表征仪器及方法
3.2.4 分子动力学模拟
3.3 结果与讨论
3.3.1 分子动力学模拟探讨CMC链与BaCO3超晶胞之间的相互作用
3.3.1.1 CMC重复单元及长链的构建
3.3.1.2 BaCO3晶胞及超晶胞的构建
3.3.1.3 CMC链段与BaCO3超晶胞的相互作用
3.3.2 准时间分辨实验检测晶体的生长过程
3.3.2.1 0.1g/l CMC溶液中碳酸钡晶体单元的聚集
3.3.2.2 其他浓度CMC溶液中晶体形貌的演变
3.3.3 调节CMC浓度实现对BaCO3聚集体结构形貌的调控
3.4 本章小结
参考文献
第四章 高压/超临界态二氧化碳快速矿化法制备有机物/碳酸盐复合粒子
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 主要试剂和材料
4.2.2 高压/超临界二氧化碳碳酸化法制备复合粒子
4.2.2.1 玻璃器皿的前处理
4.2.2.2 复合粒子的制备
4.2.3 表征仪器及方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 碳酸钙复合粒子化学组成及结构的初步鉴定
4.3.2 CMC浓度对碳酸钙复合粒子形貌的影响
4.3.3 CMC分子链长度对碳酸钙形貌的影响
4.3.4 CO2状态对碳酸钙形貌的影响
4.3.5 高分子链柔顺性对碳酸钙形貌的影响
4.3.6 不同条件对碳酸钙矿化产物的影响小结
4.3.7 制备碳酸钡复合粒子的初步探索
4.4 本章小结
参考文献
第五章 羧甲基纤维素的氢键结构研究及其与无机物之间相互作用的初步探索
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 主要试剂及CMC膜的制备
5.2.2 表征仪器及方法
5.2.3 二维相关分析
5.3 结果与讨论
5.3.1 CMC粉末和薄膜的比较
5.3.2 CMC膜升温过程中两个重要的温度点
5.3.3 二维相关分析
5.3.3.1 C=O伸缩振动区间
5.3.3.2 OH伸缩振动区间
5.3.4 常温下CMC中的氢键结构
5.3.5 采用红外光谱对复合物中CMC与碳酸钙相互作用的初步探索
5.4 本章小结
参考文献
第六章 应用红外光谱研究常态及超临界二氧化碳条件下再生丝素蛋白膜的结构及升温过程中的结构变化
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 主要试剂及材料
6.2.2 再生丝素蛋白膜的制备
6.2.3 表征仪器及方法
6.2.4 二维相关分析
6.3 结果与讨论
6.3.1 对NH及OH区间的分析
6.3.2 对酰胺Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区间的分析
6.3.3 超临界CO2下再生丝蛋白膜随温度变化的红外光谱
6.4 本章小结
参考文献
第七章 全文总结
附录
致谢
本文编号：3973482
【文章页数】：169 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
论文摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 有机/无机复合材料及自组装
1.2 生物矿化过程及其机理研究
1.2.1 生物矿物
1.2.2 生物矿化过程中的机理研究
1.3 有机物调控碳酸盐生长的研究进展
1.3.1 可溶性添加剂对碳酸钙的调控
1.3.1.1 生物大分子
1.3.1.2 合成可溶性聚合物
1.3.1.3 低分子量添加剂
1.3.2 不溶基质对碳酸钙形貌的调控
1.3.3 非经典结晶理论
1.3.4 有机物引导碳酸钡的矿化
1.4 矿化方法
1.4.1 模仿生物体内矿化过程的体外模拟矿化方法
1.4.2 高压/超临界态二氧化碳为碳酸根源制备碳酸盐
1.4.2.1 高压/超临界CO2碳酸化法-工业制备碳酸钙的新方法
1.4.2.2 有机物调控下应用高压/超临界CO2碳酸化法制备碳酸盐复合物
1.5 红外光谱及二维相关分析
1.6 课题的研究意义及研究思路
参考文献
第二章 羧甲基纤维素引导下碳酸钙的仿生合成
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 主要试剂和材料
2.2.2 羧甲基纤维素/碳酸钙复合颗粒的制备
2.2.2.1 玻璃器皿的前处理
2.2.2.2 水溶液中碳酸钙的结晶
2.2.3 表征仪器及方法
2.3 实验结果
2.3.1 不同CMC浓度溶液中制备的粒子
2.3.2 "玫瑰花"状粒子的生长过程
2.3.2.1 准时间分辨电镜监测形貌的发育过程
2.3.2.2 溶液中pH及[Ca2+]随时间的变化情况
2.3.2.3 其他中间态粒子
2.3.3 不同CMC分子量下得到的晶体
2.3.4 不同钙离子浓度下得到的晶体
2.3.5 不同条件下所制备复合物的晶型
2.3.6 复合物的红外光谱
2.3.7 复合物中有机质含量的分析
2.4 讨论
2.4.1 "玫瑰花"状方解石粒子的形成过程
2.4.2 浓度对晶体形貌的影响
2.4.3 分子量对晶体形貌的影响
2.4.4 钙离子浓度对晶体形貌的影响
2.5 本章小结
参考文献
第三章 羧甲基纤维素对碳酸钡的形貌调控及其针状晶体单元的组装机理
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 主要试剂和材料
3.2.2 羧甲基纤维素引导碳酸钡的结晶
3.2.2.1 玻璃器皿的前处理
3.2.2.2 水溶液中碳酸钡的结晶
3.2.3 表征仪器及方法
3.2.4 分子动力学模拟
3.3 结果与讨论
3.3.1 分子动力学模拟探讨CMC链与BaCO3超晶胞之间的相互作用
3.3.1.1 CMC重复单元及长链的构建
3.3.1.2 BaCO3晶胞及超晶胞的构建
3.3.1.3 CMC链段与BaCO3超晶胞的相互作用
3.3.2 准时间分辨实验检测晶体的生长过程
3.3.2.1 0.1g/l CMC溶液中碳酸钡晶体单元的聚集
3.3.2.2 其他浓度CMC溶液中晶体形貌的演变
3.3.3 调节CMC浓度实现对BaCO3聚集体结构形貌的调控
3.4 本章小结
参考文献
第四章 高压/超临界态二氧化碳快速矿化法制备有机物/碳酸盐复合粒子
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 主要试剂和材料
4.2.2 高压/超临界二氧化碳碳酸化法制备复合粒子
4.2.2.1 玻璃器皿的前处理
4.2.2.2 复合粒子的制备
4.2.3 表征仪器及方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 碳酸钙复合粒子化学组成及结构的初步鉴定
4.3.2 CMC浓度对碳酸钙复合粒子形貌的影响
4.3.3 CMC分子链长度对碳酸钙形貌的影响
4.3.4 CO2状态对碳酸钙形貌的影响
4.3.5 高分子链柔顺性对碳酸钙形貌的影响
4.3.6 不同条件对碳酸钙矿化产物的影响小结
4.3.7 制备碳酸钡复合粒子的初步探索
4.4 本章小结
参考文献
第五章 羧甲基纤维素的氢键结构研究及其与无机物之间相互作用的初步探索
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 主要试剂及CMC膜的制备
5.2.2 表征仪器及方法
5.2.3 二维相关分析
5.3 结果与讨论
5.3.1 CMC粉末和薄膜的比较
5.3.2 CMC膜升温过程中两个重要的温度点
5.3.3 二维相关分析
5.3.3.1 C=O伸缩振动区间
5.3.3.2 OH伸缩振动区间
5.3.4 常温下CMC中的氢键结构
5.3.5 采用红外光谱对复合物中CMC与碳酸钙相互作用的初步探索
5.4 本章小结
参考文献
第六章 应用红外光谱研究常态及超临界二氧化碳条件下再生丝素蛋白膜的结构及升温过程中的结构变化
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 主要试剂及材料
6.2.2 再生丝素蛋白膜的制备
6.2.3 表征仪器及方法
6.2.4 二维相关分析
6.3 结果与讨论
6.3.1 对NH及OH区间的分析
6.3.2 对酰胺Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区间的分析
6.3.3 超临界CO2下再生丝蛋白膜随温度变化的红外光谱
6.4 本章小结
参考文献
第七章 全文总结
附录
致谢
本文编号：3973482
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