空气-水界面蛋白质与SiO薄膜作用研究

摘要

纳米薄膜材料的制备是近年来研究的热点，在制备体系中，引入生物高分子具有十分重要的意义。本文以正硅酸乙酯（TEOS）为前驱体，十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和酪蛋白作为模板剂，制备空气.水界面SiO2无机纳米薄膜。采用X射线衍射（XRD）、紫外光谱（UV-vis）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、荧光光谱、表面张力、扫描电子显微镜（SEM）及透射电子显微镜（TEM）等一系列材料表征方法，对SiO2薄膜样品及表面活性剂与蛋白质的相互作用进行详细研究。主要研究内容如下： （1）采用CTAB和酪蛋白，在pH=12条件下自组装制备空气，水界面SiO2纳米薄膜，结果显示：酪蛋白使SiO2薄膜由单一的球状颗粒转化为球状-棒状颗粒聚集体，并且颗粒内部有序介孔的孔径减小。 （2）在pH=12溶液中，通过UV-vis、荧光光谱等方法研究了酪蛋白溶液和CTAB/酪蛋白混合溶液的性质，结果表明：碱性溶液能够使酪蛋白二级结构发生变化，CTAB与酪蛋白通过静电和疏水作用形成CTAB/酪蛋白复合物。在此基础上，推测出SiO2薄膜的形成机理，即CTAB/酪蛋白复合物作为模板，结合SiO20H-自组装形成了空气-水界面SiO2纳米薄膜。另外酪蛋白在薄膜中还起到分散剂和稳定剂的作用。 （3）研究了阴离子表面活性剂十二烷基磺酸钠（SDS）和其它两种蛋白质（明胶和牛血清蛋白）对空气-水界面SiO2薄膜结构的作用。TEM结果表明：SDS制备SiO2薄膜外观及结构不如CTAB制备的样品；明胶改性的SiO2薄膜具有有序的层状结构。 （4）将制备的空气-水界面SiO2薄膜进行热处理。XRD、SEM和TEM观察发现：薄膜经500℃下煅烧2h，样品由球形颗粒组成，且颗粒内部存在孔状结构。最后，讨论了SiO2纳米薄膜和热处理后的薄膜样品对TiO2光催化性能的影响。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1自组装

1.1.1自组装技术

1.1.2自组装基本原理

1.1.3纳米自组装薄膜

1.1.4空气-水界面氧化物薄膜的研究状况

1.2蛋白质

1.2.1蛋白质的性质

1.2.2蛋白质与表面活性剂作用

1.2.3蛋白质与SiO2的相互作用

1.2.4蛋白质在自组装氧化物薄膜中的应用

1.2.5酪蛋白

1.3本文研究目的及主要工作

1.3.1研究目的

1.3.2主要工作

第二章空气-水界面SiO2纳米薄膜的制备及表征

2.1实验概况

2.1.1实验试剂

2.1.2主要仪器设备

2.1.3 JEM2100型透射电子显微镜(TEM)

2.1.4紫外/可见分光光度计(UV-vis)

2.1.5 X射线衍射(XRD)

2.1.6扫描电子显微镜(SEM)

2.1.7傅里叶变换红外光谱(FT-IR)

2.1.8荧光光谱

2.1.9表面张力

2.1.10拉曼光谱

2.2 SiO2薄膜的制备及表征

2.2.1 SiO2薄膜的制备

2.2.2 SiO2薄膜的表征与讨论

2.2.3 SiO2薄膜自组装体系底物及溶液的表征及讨论

2.3 SiO2薄膜热处理产物表征

2.3.1 XRD衍射

2.3.2 SEM表征

2.3.3TEM表征

2.3.4拉曼光谱表征

2.4本章小结

第三章SiO2薄膜中各组分性质及作用研究

3.1酪蛋白溶液的性质研究

3.1.1表面张力分析

3.1.2荧光光谱分析

3.1.3 UV-vis表征

3.1.4 FT-IR表征

3.1.5本节小结

3.2酪蛋白和CTAB的作用研究

3.2.1表面张力分析

3.2.2荧光光谱分析

3.2.3 UV-vis表征

3.2.4本节小结

3.3酪蛋白-CTAB在SiO2薄膜中作用研究

3.3.1荧光光谱分析

3.3.2 FT-IR分析

3.3.3机理探讨

3.4.本章小结

第四章不同蛋白质和阴离子表面活性剂对SiO2薄膜的影响

4.1蛋白质对SiO2薄膜结构的影响

4.1.1实验步骤

4.1.2 XRD表征

4.1.3 SEM表征

4.1.4TEM表征

4.2阴离子表面活性剂对SiO2薄膜的影响

4.2.1 SiO2薄膜的制备

4.2.2 XRD表征

4.2.3 SEM表征

4.2.4 UV-vis表征

4.3本章小结

第五章SiO2薄膜对TiO2光催化性能影响研究

5.1试剂与仪器

5.2实验过程

5.3结果与讨论

5.3.1 SiO2薄膜对TiO2光催化效果影响研究

5.3.2热处理SiO2薄膜产物对TiO2光催化性能影响研究

5.3.3结论

全文结论

致谢

参考文献