本文關(guān)鍵詞：聚天冬氨酸與鎂離子復(fù)合調(diào)控碳酸鈣沉淀過程研究

  更多相關(guān)文章： 聚天冬氨酸 鎂離子 碳酸鈣 仿生合成 方解石 文石

【摘要】：特殊形貌和粒徑大小是影響碳酸鈣材料工業(yè)性能的關(guān)鍵,仿生合成法是制備新型碳酸鈣材料的有效方法。聚天冬氨酸(PASP)能夠有效調(diào)控球霰石的生成,Mg~(2+)是經(jīng)典的文石誘導(dǎo)劑,二者均為對(duì)環(huán)境無毒無害的環(huán)境友好型調(diào)控劑。本文采用PASP與Mg~(2+)構(gòu)成復(fù)合調(diào)控體系,研究碳酸鈣的沉淀過程,確定PASP和Mg~(2+)復(fù)合調(diào)控碳酸鈣的最佳條件,利用X-射線衍射、傅立葉變換紅外光譜、掃描電子顯微鏡等方法對(duì)碳酸鈣樣品進(jìn)行表征分析,考察各種反應(yīng)條件對(duì)復(fù)合體系中沉淀碳酸鈣的晶型、形貌及粒徑大小的影響規(guī)律,得到了小粒徑球形方解石碳酸鈣及球形(放射形)文石碳酸鈣的調(diào)控方法,分析PASP與Mg~(2+)對(duì)碳酸鈣晶型、形貌的復(fù)合調(diào)控機(jī)理。(1)PASP濃度為2.5mg/mL時(shí),碳酸鈣樣品中球霰石含量達(dá)到90.52%。當(dāng)鎂鈣離子摩爾濃度比(Mg~(2+)/Ca~(2+))在0.01-0.09遞增,方解石含量由4.38%增至45.41%;隨著Mg~(2+)/Ca~(2+)在0.1-2.2范圍內(nèi)遞增,方解石結(jié)晶度減小,形貌從棱角由細(xì)小顆粒物吸附的立方菱面體向球形轉(zhuǎn)變,粒徑由6.5μm減小到1μm。升高溫度有利于球形方解石的生成,形貌由類球狀向球形轉(zhuǎn)變;反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)至40min,碳酸鈣形貌由多臺(tái)階的立方菱面體向規(guī)則球形轉(zhuǎn)變。(2)當(dāng)Mg~(2+)/Ca~(2+)為2時(shí),文石晶型含量達(dá)到91.20%。隨著PASP濃度由0.01mol/L增至0.20mol/L,文石晶型含量由96.74%降低至26.67%,形貌由針狀向橢球形(放射形)轉(zhuǎn)變,粒徑減小至1μm;Ca~(2+)濃度在0.01-0.15mol/L范圍內(nèi)遞增,文石晶型含量降低,針狀形貌團(tuán)聚減弱;溫度升高有利于文石生成,形貌由針狀團(tuán)聚的類橢球向球形轉(zhuǎn)變。(3)在75℃,Mg~(2+)/Ca~(2+)為2、反應(yīng)40min條件下可控合成球狀方解石型碳酸鈣,粒徑降至最小為1μm;在75℃,PASP濃度為0.15mg/m L、Ca~(2+)濃度達(dá)到0.02mol/L條件下可控形成球形(放射形)文石型碳酸鈣,粒徑降至1μm。(4)Mg~(2+)進(jìn)入晶體表面取代Ca~(2+)進(jìn)行晶格占位,導(dǎo)致晶格扭曲,同時(shí)PASP的-COO-基團(tuán)吸附在方解石特定晶面,抑制晶面生長(zhǎng),同時(shí)PASP與Mg~(2+)互為雜質(zhì)干擾部分碳酸鈣成核而形成無定形碳酸鈣,小顆粒吸附在碳酸鈣特定表面形成球形形貌碳酸鈣;文石以分裂方式生長(zhǎng),PASP通過-COO-吸附于文石晶粒特定表面,抑制分裂成的針狀生長(zhǎng),控制碳酸鈣顆粒粒徑更小,形成球形(放射形)形貌。
【關(guān)鍵詞】：聚天冬氨酸 鎂離子 碳酸鈣 仿生合成 方解石 文石
【學(xué)位授予單位】：黑龍江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ132.32
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-27
• 1.1 碳酸鈣及其工業(yè)應(yīng)用11-16
• 1.1.1 碳酸鈣生物礦物及仿生礦化必要性11-12
• 1.1.2 碳酸鈣及其工業(yè)應(yīng)用12-14
• 1.1.3 碳酸鈣仿生合成方法14-16
• 1.2 碳酸鈣結(jié)構(gòu)及晶體生長(zhǎng)理論16-20
• 1.2.1 碳酸鈣晶體結(jié)構(gòu)16-17
• 1.2.2 碳酸鈣晶體生長(zhǎng)理論17-18
• 1.2.3 仿生礦化基本理論18-20
• 1.3 碳酸鈣仿生礦化研究進(jìn)展20-24
• 1.3.1 生物大分子對(duì)碳酸鈣晶體的調(diào)控作用20-21
• 1.3.2 合成大分子聚合物對(duì)碳酸鈣晶體的調(diào)控作用21-22
• 1.3.3 有機(jī)小分子對(duì)碳酸鈣晶體的調(diào)控作用22-23
• 1.3.4 無機(jī)離子對(duì)碳酸鈣晶體的調(diào)控作用23-24
• 1.3.5 復(fù)合體系對(duì)碳酸鈣晶體的調(diào)控作用24
• 1.4 論文研究的目的、意義和內(nèi)容24-27
• 1.4.1 論文研究的目的及意義24-25
• 1.4.2 論文研究?jī)?nèi)容25-27
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)方法27-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及實(shí)驗(yàn)設(shè)備27-28
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)藥品與材料27
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備27-28
• 2.2 聚天冬氨酸的合成28-29
• 2.3 碳酸鈣晶體的制備29
• 2.3.1 Mg~(2+)存在的PASP體系29
• 2.3.2 PASP存在的Mg~(2+)體系29
• 2.3.3 碳酸鈣晶體的制備29
• 2.4 碳酸鈣樣品測(cè)試與表征29-31
• 2.4.1 X-射線衍射29
• 2.4.2 掃描電子顯微鏡29-30
• 2.4.3 傅里葉紅外光譜30
• 2.4.4 碳酸鈣樣品中球霰石晶型含量計(jì)算30
• 2.4.5 碳酸鈣樣品中文石晶型含量計(jì)算30-31
• 第3章 PASP溶液中Mg~(2+)調(diào)控碳酸鈣沉淀過程研究31-48
• 3.1 PASP溶液的確定31-35
• 3.1.1 PASP濃度對(duì)碳酸鈣晶型的影響31-33
• 3.1.2 PASP濃度對(duì)碳酸鈣晶型含量的影響33-34
• 3.1.3 PASP濃度對(duì)碳酸鈣形貌的影響34-35
• 3.2 Mg~(2+)/ Ca~(2+)對(duì)碳酸鈣礦化過程的影響35-41
• 3.2.1 Mg~(2+)/ Ca~(2+)對(duì)碳酸鈣晶型的影響36-38
• 3.2.2 Mg~(2+)/ Ca~(2+)對(duì)碳酸鈣晶型含量的影響38
• 3.2.3 Mg~(2+)/ Ca~(2+)對(duì)碳酸鈣形貌的影響38-41
• 3.3 溫度對(duì)碳酸鈣礦化過程的影響41-44
• 3.3.1 溫度對(duì)碳酸鈣晶型的影響41-43
• 3.3.2 溫度對(duì)碳酸鈣形貌的影響43-44
• 3.4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)碳酸鈣礦化過程的影響44-47
• 3.4.1 反應(yīng)時(shí)間對(duì)碳酸鈣晶型的影響45-46
• 3.4.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)碳酸鈣形貌的影響46-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第4章 Mg~(2+)溶液中PASP調(diào)控碳酸鈣沉淀過程研究48-65
• 4.1 Mg~(2+)溶液的確定48-52
• 4.1.1 Mg~(2+)/ Ca~(2+)對(duì)碳酸鈣晶型的影響48-49
• 4.1.2 Mg~(2+)/ Ca~(2+)對(duì)碳酸鈣晶型含量的影響49-50
• 4.1.3 Mg~(2+)/ Ca~(2+)對(duì)碳酸鈣形貌的影響50-52
• 4.2 PASP濃度對(duì)于碳酸鈣仿生礦化的影響52-56
• 4.2.1 PASP濃度對(duì)于碳酸鈣晶型的影響52-53
• 4.2.2 PASP濃度對(duì)于碳酸鈣晶型含量的影響53-54
• 4.2.3 PASP濃度對(duì)于碳酸鈣形貌的影響54-56
• 4.3 Ca~(2+)濃度對(duì)碳酸鈣礦化過程的影響56-59
• 4.3.1 Ca~(2+)濃度對(duì)碳酸鈣晶型的影響56-57
• 4.3.2 Ca~(2+)溶液濃度對(duì)碳酸鈣晶型含量的影響57-58
• 4.3.3 Ca~(2+)溶液濃度對(duì)碳酸鈣形貌的影響58-59
• 4.4 反應(yīng)溫度對(duì)碳酸鈣礦化過程的影響59-64
• 4.4.1 反應(yīng)溫度對(duì)碳酸鈣晶型的影響60-61
• 4.4.2 反應(yīng)溫度對(duì)碳酸鈣晶型含量的影響61-62
• 4.4.3 反應(yīng)溫度對(duì)碳酸鈣形貌的影響62-64
• 4.5 本章小結(jié)64-65
• 第5章 PASP與Mg~(2+)復(fù)合調(diào)控碳酸鈣礦化機(jī)理分析65-76
• 5.1 PASP與Mg~(2+)復(fù)合調(diào)控方解石型碳酸鈣形成機(jī)理分析65-67
• 5.2 PASP與Mg~(2+)復(fù)合調(diào)控文石型碳酸鈣形成機(jī)理分析67-69
• 5.3 PASP與Mg~(2+)復(fù)合調(diào)控球形形貌碳酸鈣形成的機(jī)理分析69-72
• 5.4 PASP與Mg~(2+)復(fù)合調(diào)控球形（放射形）碳酸鈣形成的機(jī)理分析72-75
• 5.5 本章小結(jié)75-76
• 結(jié)論76-78
• 參考文獻(xiàn)78-84
• 致謝84-86
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文86

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