基于有机薄膜调控无机钙盐的形成开题报告
2022-01-17 11:01
全文总字数：2531字
1. 研究目的与意义及国内外研究现状
自然界中晶体的形成通常由生物聚合物的高度有组织的有机表面来调控。涉及结晶的过程受到很好的控制，所得晶体的形状和尺寸与在非生物条件下获得的明显不同[1]。碳酸钙是重要的建筑材料，工业上用途甚广CaCO3 作为一种自然界广泛存在的生物矿物，其矿化过程受到了人们的广泛关注, 在该过程中蛋白质等生物大分子起着重要的作用。随着可持续经济发展模式的兴起，利用仿生方法来合成具有特殊结构和形貌的晶体材料成为材料合成的一个热点[2]。CaCO3纳米颗粒目前已经商业化，可以作为制备涂层的原材料。其中，利用纳米颗粒提高疏水表面的表面粗糙度应该是一种切实可行的方法，然而仿生矿化是一个极其复杂的动态过程，受到有机质分子结构、晶体本身生长机理，以及外界环境变化等各方面的影响，试图建立一种简单可行的仿生矿化模型，探索生物有机质对无机材料的调控机理，为制备具有特殊结构的新型功能材料表面（如超疏水性）提供理论基础。因此研究CaCO3的结晶过程，对其改性研究具有重要的意义。
国内外研究现状
在LB膜方面，如芦菲[3]等利用十八胺LB膜诱导草酸钙结晶，发现在中性溶液中可以形成一水草酸钙（CaC2O4H2O，COM）和二水草酸钙（CaC2O4 2H2O，COD）混合晶体，而在同样条件下，十八胺LB膜上只形成COD晶体。在旋涂技术方面，脂肪酸，通常是硬脂酸，是CaCO3粒子最常见的表面活性剂，Zhang等人[4]通过将纳米级和微米级的CaCO3悬浮液自旋涂覆到基底上，然后对低表面能量的硬脂酸单层进行修饰，制备了超疏水表面。如 ScottWhipps等人[5]研究了在磷脂下草酸钙晶体的生长, 研究结果表明在DPPC磷脂膜诱导下晶体生长的取向得到了很好的控制。大量实验证明，LB（Langmuir-Blodgett）技术[6]是一种比较有效的诱导控制无机和有机晶体的取向成核和生长的方法。虽然利用有机油酸分子改性纳米碳酸钙的机理已有提及，[7]但利用LB膜技术结合有机单分子层制备碳酸钙超疏水材料却鲜有报道。
2. 研究的基本内容
为了理解有机模板和矿物晶体之间的相互作用，明确解决模板在矿化过程中的结构适应性问题非常重要。本实验拟采用月桂酸于有机溶剂，利用LB膜技术制备，经布鲁斯特角显微镜观测成膜状况；利用旋转涂覆法制得有机薄膜，对薄膜进行显微观测，利用月桂酸有机模板诱导碳酸钙结晶，沉积后进行接触角测量和显微观察，ＳＥＭ,ＸＲＤ等对碳酸钙微晶的结构和形貌进行表征，并设立无模板对照组，初步探讨有机薄膜诱导有机晶体成核与生长的机理。分别比较两种方法制膜效果进行对比，通过改变月桂酸浓度为变量，分析其诱导碳酸钙结晶成核因素，探究薄膜对碳酸钙活性及外延生长情况的影响。
3. 实施方案、进度安排及预期效果
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一 实施方案 1）利用LB膜技术和旋转涂覆法制备月桂酸有机薄膜（改变月桂酸浓度） 2）在膜上沉积碳酸钙 3）对所获得表面利用接触角进行亲疏水测量分析 二 进度安排 1）填写任务书2018.11.15前 2）填写开题报告2018.11.15-2018.12.10 3）完成外文文献翻译2018.12.10-2019.02.26 4）查阅相关实验文献，学习相关知识。 2019.02.26-2019.03.06 5）购买实验所需药品试剂和材料2019.03.06-2019.03.10 6）开展实验和检测 2019.03.10-2019.04.10 7）撰写论文2019.04.10-2019.05.05 |
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三 预期效果 1）成功获得良好的有机薄膜 2）成功诱导碳酸钙结晶并形成模板结构 3）对比两种制膜技术获得的薄膜进行表征 4）获得具有特殊性能（如高疏水性）的表面材料 5）研究不同月桂酸浓度修饰的表面对沉积碳酸钙粒子分散性的效果
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4. 参考文献
[1] peter j. j. a. buijnsters, jack j. oriented crystallization of calcium carbonateunder self-organized monolayersof amide-containing phospholipids, langmuir 2001, 17:3623.
[2] aizenberg，j., tkachenko，a., weiner， s. et al， calcitic microlenses as part of the photorecept or system in brittle stars, nature, 2001, 412:819
[3] 芦菲, 赵天阳，十八胺lb膜诱导草酸钙晶体生长的研究[j].现代盐化工, 2017, 44(06):1.
