有机基质作用下碳酸钙晶体的生长与形貌控制

摘要

本文主要考察在不同有机基质作用下碳酸钙晶体的成核及结晶行为。利用CDS、硝化纤维膜、L-谷氨酸、羧化壳聚糖等有机基质作为晶体生长改性剂，通过改变实验条件获得了一系列具有特殊形貌和晶型的碳酸钙晶体。取得的具体研究成果归纳如下：
　　 ⑴阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钙(CDS)第一次被应用于尿素水溶液中，调控CaCO3晶体的成核及生长。反应体系中，CDS被同时用作阴离子表面活性剂和碳酸钙晶体沉淀过程中的钙源。合成出扁球形、双锥形、哑铃形、苹果形等特殊形貌的球霰石和六边形片状方解石。对合成机理进行了初步的探讨。其中，特别需要提出的是：CO32-的浓度、pH值及阴离子十二烷基硫酸根和NH4+之间的协同作用在球霰石的形貌选择和球霰石向方解石的晶型转化过程中起到关键作用。
　　 ⑵采用硝化纤维膜作为不溶性有机基质，为碳酸钙成核提供成核位点，合成出一种由方解石和文石组成的复杂棒状结构。这种结构与红鲍鱼壳的结构类似。同时观察到方解石到文石的固-固相转变。另外，在硝化纤维膜表面上还制备出不同形貌的球霰石，如花形、薄片形、蛋糕形等。考察了反应温度及反应时间对CaCO3晶体的晶型和形貌的影响。
　　 ⑶采用L-谷氨酸为有机模板调节碳酸钙晶体的成核及结晶行为。研究了反应温度、反应时间、L-谷氨酸的浓度及超声搅拌等，对CaCO3晶体的晶型和形貌产生的影响。L-谷氨酸能够抑制球霰石相向方解石相的转化，控制产物亚稳态球霰石最终稳定存在。超声搅拌也有利于球霰石的形成。
　　 ⑷研究了CDS/羧化壳聚糖复合体系对碳酸钙晶体生长的影响。合成出六边形板状结构、陀螺形、花生形等形貌新颖的球霰石。CDS/羧化壳聚糖复合体系用于碳酸钙晶体的制备尚未有报道。这种复合体系抑制球霰石相向方解石相的转化，控制产物亚稳态球霰石能够最终稳定存在。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1生物矿化

1.1.1生物矿化的概念和特点

1.1.2生物矿化的过程

1.1.3有机分子对生物矿化的调控作用

1.2仿生合成

1.3碳酸钙的仿生合成研究

1.3.1碳酸钙晶体的种类及性能

1.3.2有机基质调控碳酸钙晶体生长的研究进展

1.4本课题选题的目的、意义和结果

1.5参考文献

第二章CDS和尿素水溶液体系中碳酸钙晶体新颖形貌和特殊晶型转化的形成

2.1前言

2.2实验部分

2.2.1原料与试剂

2.2.2十二烷基硫酸钙(CDS)的制备

2.2.3碳酸钙晶体的制备

2.2.4表征和测试

2.3结果与讨论

2.3.1尿素浓度对碳酸钙晶型和形貌的影响

2.3.2尿素浓度为264 mM时碳酸钙晶体的生长过程

2.3.3尿素浓度为88 mM时碳酸钙晶体的生长过程

2.4结论

2.5参考文献

第三章硝化纤维膜作用下复杂棒状结构的制备和方解石到文石的固-固相晶型转变

3.1引言

3.2实验

3.2.1仪器与药品

3.2.2合成过程

3.3结果与讨论

3.3.1温度对碳酸钙结晶行为的影响

3.3.2 28°C时硝化纤维膜作用下碳酸钙的结晶行为

3.3.3 60°C时硝化纤维膜作用下碳酸钙的结晶行为

3.4结论

3.5参考文献

第四章酶诱发均匀沉淀法制备碳酸钙晶体

4.1前言

4.2实验部分

4.2.1原料与试剂

4.2.2碳酸钙晶体的制备

4.2.3表征和测试

4.3结果与讨论

4.3.1 L-谷氨酸浓度对碳酸钙晶型和形貌的影响

4.3.2反应时间对碳酸钙晶型与形貌的影响

4.3.3超声作用下温度对碳酸钙晶型与形貌的影响

4.4结论

4.5参考文献

第五章羧壳聚糖/CDS协同作用下碳酸钙的生物矿化研究

5.1前言

5.2实验部分

5.2.1仪器与药品

5.2.2实验方法

5.3结果与讨论

5.3.1 CDS和羧化壳聚糖的协同作用

5.3.2 CDS浓度对碳酸钙物相和形貌的影响

5.3.3羧化壳聚糖浓度对碳酸钙物相和形貌的影响

5.3.4反应时间对碳酸钙物相和形貌的影响

5.4结论

5.5参考文献

第六章结论

攻读硕士期间发表论文

致谢