以油菜花粉作為硬模板,采用不同的合成方法誘導碳酸鈣（CaCO₃）的礦化合成,探討花粉作為模板對CaCO₃晶型和形貌的影響,以及CaCO₃晶體的形成機理。同時,以十二烷基苯磺酸鈉（SDBS）為軟模板誘導合成CaCO₃,將其作為對照組實驗。分別采用化學沉淀法、水熱合成法、氣相擴散法制備CaCO₃晶體樣品,并利用XRD、SEM、FT-IR對樣品進行測試和表征。以花粉作為硬模板,可以合成具有特定晶型和形貌的CaCO₃。 

【文章來源】：重慶科技學院學報(自然科學版). 2020,22(04)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

Ca CO3的XRD譜圖

花粉是有花植物的雄性器官，呈粉末狀，其個體稱作“花粉�！保螤疃酁榍蛐�，在掃描電子顯微鏡(SEM)下如圖1所示[7]�；ǚ壑泻械鞍踪|、氨基酸、纖維素和類黃酮素等，具有多種有機官能團，可以與溶液中無機離子結合，在花粉表面形成液體膜，因而可作為硬模板來誘導合成具有特定形貌的新型材料�；ǚ墼谧匀唤鐝V泛存在，作為模板材料具有廉價易得、無污染、可保持生物活性的優(yōu)勢。由于有外壁的保護，花粉在惡劣環(huán)境中得以保持其生物活性;因此，用花粉作為模板仿生合成物質時，不僅可復制花粉的結構，還可利用其生物活性的作用[8]。目前，花粉作為一種生物模板已被廣泛應用于仿生合成領域。Hall等人利用油菜花粉為模板合成了多孔二氧化硅(Si O2)、碳酸鈣(Ca CO3)和磷酸鈣(Ca3(PO4)2)微粒[9]。另外，Yang等人利用油菜花粉合成了具有空心多孔結構的氧化鋯(Zr O2)微球[10]。SDBS(十二烷基苯磺酸鈉，C18H29NaO3S)是一種重要的陰離子型表面活性劑，其臨界膠束濃度為1.2×10-3mol?L[11]。SDBS分子結構中含有磺酸基團(—SO3—)，可以和金屬陽離子產(chǎn)生靜電作用;其中的苯環(huán)結構使磺酸基團(—SO3—)更易被極化，進一步強化了這種靜電作用[12]。SDBS分子結構中含有親水基團和疏水基團，它們在溶液中的濃度達到臨界膠束濃度以上時，即自組裝成囊泡;隨著濃度增加進一步形成有序微結構層狀膠束，其表面游離的自由陰離子與金屬陽離子相結合，使金屬陽離子有序地排列在層狀膠束的表面，為晶體成核和生長提供了結構模板和固定框架，從而誘導Ca CO3的礦化合成。通過添加表面活性劑可以完成特珠形貌高級復合材料的仿生合成，此項研究已取得顯著成果[6]。

以SDBS作為軟模板，可以通過多次洗滌的方式去除而不再需要煅燒，因此圖5所示的SEM圖中CaCO3基本保持了最初的形貌和結構�？梢钥吹�，SDBS也可以有效地調節(jié)CaCO3的結晶過程。在本實驗中，SDBS的濃度達到了臨界膠束濃度，從而形成了膠團。此時，膠團的外表面布滿了親水基團—磺酸基團并與Ca2+配位。采用傳統(tǒng)的化學沉淀法，在滴加反應物的過程中會導致體系局部Ca2+與CO32-的濃度積過大，從而出現(xiàn)CaCO3沉淀;但是，大部分Ca2+受制于磺酸基團的靜電吸引力和配位作用，不能自由移動。于是，CaCO3的結晶多以膠團為模板自組裝形成具有特別形貌的聚集體。需要說明的是，殘留在CaCO3中的SDBS，可以通過洗滌方式除去，所以化學沉淀法合成的CaCO3聚集體產(chǎn)生了內空結構。相對于沉淀法，水熱合成法合成的CaCO3形貌多變，無明顯的關聯(lián)性;氣相擴散法合成的CaCO3呈球形，均勻分散性良好，球體直徑約為3 結語


本文編號：2992028