《基於微量熱技術原位研究無機納米仿生材料的組裝機理》是依託揚州大學，由南照東擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於微量熱技術原位研究無機納米仿生材料的組裝機理
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：南照東
- 依託單位：揚州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
仿生合成是近年來受生物礦化原理啟示而發展起來的，所研製的仿生材料是具有特殊性能的新型材料。但是，自然界廣泛存在的天然生物礦物常常具有仿生材料無可比擬的優越功能。為了提高仿生材料的性能，應對其形成機理進行深入研究，而解決此問題的關鍵之一是其形成過程的原位檢測。本課題擬採用微量熱技術，原位檢測在水溶性和非水溶性模板協同調控下，具有複雜形態和結構的納米碳酸鈣仿生材料的成核、生長、組裝形態和結構變化，不但能夠科學獲知反應所經歷的每一過程，而且獲得每一過程相應的熱動力學參數，結合在每一反應過程中所獲得樣品的其它表征測試結果，深入探索其組裝機理。為研製高性能仿生材料和材料製備中類似的控制問題提供新思路，為揭示生物體精細控制礦化的奧秘奠定基礎，為探索將微量熱技術套用於仿生材料形成過程中的原位研究，提供一定的科學理論基礎和實驗數據。
結題摘要
生物礦化過程廣泛存在於自然界中，它是生命參與並通過細胞、有機分子等調控無機礦物沉積的高度控制過程。天然生物礦物具有獨特的高級結構和組裝方式，這種結構賦予其特有的性能。因此，科研工作者模擬生物礦化條件，通過控制目標產物的成核、生長、組裝堆積方式，構築和製備具有複雜形態和結構的無機納米材料，探索其組裝機理，更深入的了解生物礦化過程，同時為材料科學相似的控制問題提供思路，為材料合成提供新的理論指導和設計依據。為了更深入探索其生成機理，本課題選擇微量熱原位測試技術，並結合其他表征測試手段，研究了在不同反應體系中，有機分子對無機納米材料形成過程的調控作用，獲得了一下結果： 1. 在表面活性劑作用下，合成了新穎形貌的碳酸鈣晶體。同時可將碳酸鈣的物相從純球霰石轉化為純方解石，並推斷出了相應的反應機理。 2. 在表面活性劑和有機小分子(三甲基苯TMB)共同作用，系統調控了碳酸鈣的成核和結晶行為。 3. 研究了鄰、間、對苯二甲酸對碳酸鈣晶型的影響。研究發現這三種苯二甲酸具有的不同立體化學結構是影響碳酸鈣晶型和形貌的主要原因。 4. 探索了溶劑熱條件下，納米無機材料鐵酸鹽的生長機理。在此基礎上，通過添加表面活性劑，有效調控了所製備材料的成核和生長，達到了改變其磁性的目的。並通過進一步添加稀土離子，調節了樣品的磁性質。 5. 套用有機鹼做沉澱劑，採用共沉澱方法製備了納米無機材料鐵酸鹽，通過添加表面活性劑，有效調控了所製備材料的成核和生長，達到了改變其磁性的目的。 6. 採用高溫液相還原法，製備了高飽和磁化強度、均勻的球形鈷納米粒子；通過在反應體系中添加乙二胺、表面活性劑，調節鈷納米粒子的形貌。該材料顯示了較高的催化製取氫氣的催化活性。 7. 在所獲得機理的基礎上，製備了不同類型的複合材料，如核-殼結構、複合碳納米管（石墨烯）、無機-高分子等，並研究了相應的吸附和催化性能。
