瓊脂糖凝膠介質(zhì)中TiO2和CaCO3仿生礦化過程的研究.pdf

1、仿生礦化是近年來化學(xué)、材料和生命科學(xué)的研究前沿和熱點。近年的研究表明，生物體中的有機大分子往往通過形成凝膠狀基質(zhì)網(wǎng)絡(luò)對礦化過程施加影響。與水溶液相比，凝膠介質(zhì)中的仿生礦化過程顯示出明顯不同的特點，從而受到了廣泛的關(guān)注。然而，目前凝膠介質(zhì)中仿生礦化的研究尚存在以下局限性：對氧化物的研究較少；很少涉及到實際應(yīng)用；對凝膠介質(zhì)與可溶性有機高分子和/或難溶性有機基質(zhì)的協(xié)同作用研究較少。有鑒于此，本文研究了瓊脂糖凝膠介質(zhì)中TiO2的仿生礦化過程和添

2、加了聚丙烯酸(PAA)的瓊脂糖凝膠介質(zhì)中CaCO3的仿生礦化過程。利用SEM、TEM、XRD、TGA-DSC、BET、FTIR和UV-Vis光譜等手段對礦化樣品的結(jié)構(gòu)和組成進行了表征，探索了凝膠介質(zhì)中的仿生礦化機理，并對合成的TiO2的光催化性能進行了考察。
　　 第一，考察含有精蛋白的凝膠介質(zhì)中氧化鈦礦化過程。用含有精蛋白的瓊脂糖凝膠誘導(dǎo)鈦前驅(qū)體(Ti-BALDH)水解礦化，用熱水洗滌除去凝膠后，可得粒徑均一、中空球殼結(jié)構(gòu)的銳

3、鈦礦相TiO2微晶，該TiO2晶體具有兩種明顯的孔結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，晶體中含有精蛋白和瓊脂糖。據(jù)推測可能的礦化機理為：精蛋白分子首先與瓊脂糖分子相互作用形成球形高分子團束，Ti-BALDH水解生成的TiO2顆粒在團束表面聚集形成核殼結(jié)構(gòu)。當(dāng)除去凝膠介質(zhì)和精蛋白后，樣品形成帶有介孔的中空球殼結(jié)構(gòu)。光催化性能表征顯示合成的TiO2對甲基橙溶液具有良好的光催化性能，7h內(nèi)即可使50mg/L的甲基橙溶液完全降解。
　　 第二，考察添

4、加PAA的凝膠介質(zhì)中CaCO3的礦化過程。將添加有PAA和CaCl2的瓊脂糖凝膠在CO2氣體擴散環(huán)境中礦化，得到帶有中孔的球形CaCO3顆粒，顆粒以方解石和球霰石的混晶形式存在。當(dāng)前驅(qū)體添加順序以及初濃度不同時礦化得到不同形貌的CaCO3晶體。當(dāng)PAA與Ca2+濃度比增加時得到球形顆粒，減少時得到斜方六面體晶體。據(jù)推測，PAA的作用是通過長鏈上的-COOH官能團結(jié)合Ca2+形成球形晶核，并且維持CaCO3的球形結(jié)構(gòu)。而且，PAA能夠和瓊