本文關(guān)鍵詞：生物成因纖維狀文石集合體的結(jié)構(gòu)表征及其仿生制備

  更多相關(guān)文章： 文石集合體 仿生合成 韌帶 表殼層 生物凝膠 串珠狀晶體 楊桃形晶體

【摘要】：碳酸鈣是自然界最豐富的生物材料,廣泛存在于生物體中(如骨骼、珊瑚、貝殼等),同時(shí)也是現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用最重要的無(wú)機(jī)材料之一,被廣泛用于橡膠、醫(yī)藥、新型建材等領(lǐng)域。其中,文石型碳酸鈣具有優(yōu)越的機(jī)械、化學(xué)、光學(xué)性能,是各種催化劑、無(wú)機(jī)填充料的首選。因此,研究和制備具有各種特殊性能的生物成因文石型碳酸鈣材料的意義重大。本文以雙殼綱華貴櫛孔扇貝的韌帶和施氏獺蛤的表殼層為研究對(duì)象,利用X-射線衍射技術(shù)(XRD)、傅立葉變換紅外光譜儀(FTIR)、常規(guī)氨基酸分析法、掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)樣品進(jìn)行化學(xué)組成分析和微結(jié)構(gòu)表征。重點(diǎn)利用韌帶的蛋白質(zhì)層和施氏獺蛤的凝膠層,采用氣體擴(kuò)散法,在常溫常壓且不添加任何外加劑的條件下,仿生制備文石晶體材料。采用FTIR.SEM和TEM研究形成的文石晶體,分析并模擬其形成過(guò)程,最后探索凝膠中楊桃形晶體的形成機(jī)理及其潛在的應(yīng)用價(jià)值。本文獲得以下幾方面主要成果：(1)首次在韌帶中發(fā)現(xiàn)“串珠狀”文石纖維集合體。扇貝韌帶礦化層主要為文石纖維集合體,纖維(直徑40-120 nm)由大量納米顆粒沿纖維長(zhǎng)軸相互粘結(jié)形成,呈獨(dú)特的“串珠狀”。組成纖維的納米顆粒均為文石單晶,其結(jié)晶定向一致,C軸平行于纖維的生長(zhǎng)方向([001])。(2)發(fā)現(xiàn)施氏獺蛤表殼層內(nèi)表面有一個(gè)銀白色的礦物層,其礦物為文石型碳酸鈣。顯微觀察表明,礦物層中存在著兩種不同的晶體集合體：大的球體(直徑20μm-70μm)和小的梭形體,小的梭形體鋪在基底上,而大的球體則生長(zhǎng)在梭形體上。兩者均由文石纖維組成,HRTEM分析顯示纖維為文石單晶,晶體c軸平行于纖維的生長(zhǎng)方向([001])。纖維橫截面多呈長(zhǎng)六邊形,且其邊緣包裹著一層厚度不足10nm的有機(jī)質(zhì)。分析推測(cè)大的球體是由小的梭形晶體緊密堆積形成的。(3)僅以韌帶蛋白質(zhì)為基底,不添加任何添加劑,能在常溫常壓的條件下誘導(dǎo)生成純文石晶體。成熟的文石晶體呈花束狀,由文石纖維組成。文石纖維為單晶,且結(jié)晶定向一致,c軸平行于纖維的生長(zhǎng)方向,與韌帶礦化層中的文石纖維極為相似。同時(shí)纖維包裹著一層有機(jī)質(zhì),由此推測(cè)有機(jī)質(zhì)在文石纖維的形成中起著重要的作用。(4)利用生物凝膠為基底,以同樣的方法也能合成純文石晶體。在比較分析下,首次發(fā)現(xiàn)了楊桃形文石晶體,且這些晶體由大量的文石納米顆粒呈階梯狀定向粘結(jié)形成。(5)探索楊桃形文石晶體的成因機(jī)理。楊桃形晶體成因由三方因素共同控制：一、驅(qū)動(dòng)力。加入生物凝膠后,溶液的過(guò)飽和度增大,導(dǎo)致了驅(qū)動(dòng)力增大,從而粘結(jié)生長(zhǎng)模式控制著晶體生長(zhǎng),形成規(guī)則對(duì)稱的晶體形貌。二,文石晶體結(jié)構(gòu)。文石晶體大多是雙晶化生長(zhǎng),由三個(gè)單晶體組成,從而形成假六方三連晶,所以形成的晶體呈六方形。三、定向粘附機(jī)理。在晶體的生長(zhǎng)初期,晶顆粒通過(guò)定向粘附機(jī)理在特定的方向上粘附,形成針狀晶體顆粒。新生成的針狀晶體顆粒的表面能較高,所以晶體會(huì)先平行于針狀晶體的長(zhǎng)軸生長(zhǎng),形成晶體集合體的六個(gè)棱,進(jìn)而生長(zhǎng)成楊桃形。
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ132.32

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 馮臻;文石晶須的研究[J];化工礦物與加工;2002年08期

2 張剛生,丁世磊;研磨對(duì)文石紅外光譜的影響[J];礦產(chǎn)與地質(zhì);2005年04期

3 吳剛;王小鋒;郎雷鳴;鮮華;葛秀濤;;咪唑?qū)μ妓徕}晶型和形貌的調(diào)控研究[J];人工晶體學(xué)報(bào);2010年05期

4 許肖云;梁兵;陳麗萍;張凱;唐紅軍;王潔;覃欽晏;;氣液法制備文石型碳酸鈣晶須及影響條件研究[J];內(nèi)江師范學(xué)院學(xué)報(bào);2012年06期

5 尚文宇,劉慶峰,陳壽田;氣液法合成文石型碳酸鈣晶須的研究[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);1999年10期

6 武永強(qiáng),潘永信;太原西山奧陶系文石的成因[J];山西礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);1995年01期

7 劉慶峰,尚文宇,劉斌,陳維,陳壽田;文石晶須的碳酸化合成工藝研究[J];西安交通大學(xué)學(xué)報(bào);1999年12期

8 陳斌;吳新燕;;鮑魚殼珍珠層無(wú)機(jī)文石片的層狀微結(jié)構(gòu)研究[J];功能材料;2006年10期

9 趙麗娜;劉歡;馮少?gòu)?qiáng);劉曉芳;;文石型碳酸鈣晶須的制備及其力學(xué)性能研究[J];化學(xué)通報(bào);2013年12期

10 張剛生;汪港;張偉鋼;;翡翠貽貝貝殼文石的FTIR光譜研究[J];光譜實(shí)驗(yàn)室;2007年05期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 南照東;閻變青;郭榮;侯萬(wàn)國(guó);;吡啶/水混合溶劑中線狀方解石和棒狀文石的制備[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第26屆學(xué)術(shù)年會(huì)無(wú)機(jī)與配位化學(xué)分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2008年

2 段武輝;譚明;程海;張勇;;云南仙人洞文石類石筍年層結(jié)構(gòu)電鏡分析[A];中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所第十屆（2010年度）學(xué)術(shù)年會(huì)論文集(下)[C];2011年

3 陳斌;尹大剛;袁權(quán);;文蛤貝殼大端纖維微結(jié)構(gòu)研究[A];第十七屆全國(guó)高技術(shù)陶瓷學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集[C];2012年

4 林國(guó)強(qiáng);王婷;邵正中;;Fe~(3+)調(diào)節(jié)下的桑蠶絲素蛋白β-sheet結(jié)構(gòu)對(duì)碳酸鈣晶型的控制[A];2011年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2011年

5 王玲;王河錦;;Pmmn型及P-31C型文石高壓新相的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性對(duì)比研究[A];中國(guó)晶體學(xué)會(huì)第五屆全國(guó)會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)大會(huì)（晶體生長(zhǎng)分會(huì)場(chǎng)）論文摘要集[C];2012年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 馮恩昌;淄博文石[N];中國(guó)花卉報(bào);2004年

2 趙靜 劉建軍;西安證管辦主任薛文石要求重點(diǎn)抓好三方面工作[N];證券日?qǐng)?bào);2004年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 喬莉;淡水球文石珍珠結(jié)構(gòu)及其礦化機(jī)理研究[D];清華大學(xué);2009年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 譚遠(yuǎn);生物成因纖維狀文石集合體的結(jié)構(gòu)表征及其仿生制備[D];廣西大學(xué);2016年

2 申巧敏;利用新型蛋白質(zhì)為模板仿生合成納米文石的研究[D];廣西大學(xué);2012年

3 丁世磊;天然文石質(zhì)生物陶瓷的傅立葉變換紅外光譜研究[D];廣西大學(xué);2006年

4 張t ;均一文石相碳酸鈣晶須的制備與生長(zhǎng)機(jī)理研究[D];四川大學(xué);2002年

，

本文編號(hào)：1169253