半透膜作用下碳酸钙仿生材料的制备

利用半透膜将CaCl2溶液和Na2CO3溶液分开,制备了球霰石型和方解石型CaCO3,分别利用傅立叶变换红外吸收光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段进行了表征.结果表明:CaCl2溶液在半透膜内,Na2CO3溶液在烧杯中得到的晶体以亚稳态的球霰石为主,随着浓度的变化形貌有球形、椭球状、花簇状和不规则形态.Na2CO3溶液在半透膜内,CaCl2溶液在烧杯中得到的晶体主要是方解石,随着浓度的变化形貌有六面体、片层状六面体和不规则状聚集体.研究了半透膜作用下碳酸钙的多晶型和形貌,对于仿生制备碳酸钙具有一定的参考价值.     

PVP与表面活性剂混合模板对CaCO3结晶的调控作用

聚乙烯吡咯烷酮(PVP)分别与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基硫酸钠(SDS)组成混合模板,在CaCl2、Na2CO3体系中调控合成CaCO3晶体,考察结晶温度对CaCO3晶体的影响。采用电导率法确定混合模板中表面活性剂的使用浓度。通过扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)及X线衍射仪(XRD)对晶体的形貌和结构进行表征。结果表明:SDS与CTAB结合到PVP长链上的浓度分别为2.4和1.1 mmol/L。在PVP-CTAB模板中,5℃时为方解石的层状CaCO3聚集体,25℃时有部分球形球霰石出现,90℃时得到了棒状文石晶体。在PVP-SDS模板中,5和25℃时均为方解石型球状CaCO3聚集体,90℃时得到棒状文石晶体。     

阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠为模板制备球霰石

用十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为模板,制备了球霰石型CaCO3.分别利用傅立叶变换红外吸收光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段进行了表征.结果表明:未加SDBS时,样品主要为方解石.搅拌3 h,当SDBS浓度为0.5 mM时,样品为球霰石;搅拌10 h,样品为方解石和球霰石混合物.当SDBS浓度1.0 mM时,样品为球霰石.搅拌时间的增加,有利于方解石晶体的形成及产品分散度的增加.当SDBS浓度为5.0mM时,样品的晶型和形貌与搅拌时间无关.根据实验结果,讨论了球霰石形成的可能机理.     

阻垢剂HEDP和PBTCA阻垢机理探讨

碳酸钙晶体有3种晶相方解石、球霰石、文石.阻垢剂HEDP(羟基乙叉二膦酸)和PBTCA(2膦酸基丁烷1,2,4三羧酸)对碳酸钙晶体不同晶相的作用效果不同.实验结果表明,HEDP对方解石有很好的抑制作用,而对球霰石和文石则没有明显抑制效果.PBTCA对方解石和球霰石都有很好的抑制作用,对文石作用效果不明显.基于量子化学半经验方法,计算了HEDP和PBTCA的几何构型和分子中各原子所带电荷;由几何匹配理论说明HEDP可以抑制方解石的生长;PBTCA既能抑制方解石的生长,也能抑制球霰石的生长.     

MA/AA/AMPS共聚物的合成、结构表征及阻碳酸钙垢机理研究

以马来酸酐(MA)、丙烯酸(AA)和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)为原料,通过自由基溶液共聚合制得MA/AA/AMPS共聚物阻垢剂。采用红外光谱(FTIR)、核磁共振光谱(H1NMR和C13NMR)和热重方法(TG-DTA)分析了MA/AA/AMPS的结构和热稳定性;采用静态阻垢法测定了MA/AA/AMPS对CaCO3的抑制性能;采用扫描电镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)研究了碳酸钙垢样的表面形貌和结晶习性。结果表明:MA/AA/AMPS共聚物对碳酸钙具有优良的抑制性能,且适用于高温环境;MA/AA/AMPS的加入改变了碳酸钙的晶体形貌和晶体结构,能使亚稳态的球霰石和文石稳定地存在,形成的碳酸钙是方解石、球霰石和文石的混合物。     

不同矿化时间下水杨酸对碳酸钙晶体生长的影响

以有机小分子水杨酸为添加剂对碳酸钙晶体的生长进行调控,并用X-射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和热重分析(TGA)方法对碳酸钙晶体的晶型和形貌进行了表征。结果显示,当pH值为7.0,加入0.04 mmoL水杨酸时,反应6小时和12小时后碳酸钙晶体的晶型为球霰石和方解石的混合晶型;而当矿化时间延长到24小时后,球霰石的晶型几乎消失,产物基本为方解石。     

菊糖水溶液中具有分级结构碳酸钙的仿生合成与表征

依据仿生矿化的基本原理以菊糖作为有机基质以CaCl2为钙源,NH4HCO3为CO2来源,采用气体扩散的方法合成了花束状并且具有分级结构特征的碳酸钙,对所得产物进行了XRD,SEM,FTIR和TG-DTA表征.结果表明,菊糖水溶液中得到的为方解石和球霰石的混合晶型的CaCO3.进一步机理研究表明菊糖在CaCO3形貌的形成过程中起着重要的作用.     

聚N-乙烯基己内酰胺-b-聚己内酯嵌段共聚物胶束对碳酸钙晶体的生长影响

以CaCl2和Na2CO3为原料,研究了在聚N-乙烯基己内酰胺-b-聚己内酯嵌段共聚物(PNVCL-bPCL)胶束溶液中CaCO3的结晶生长行为,并探讨了共聚物分子量和胶束浓度对CaCO3晶体生长的影响.利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X-射线粉末衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对CaCO3晶型及形貌进行了表征.结果表明,PNVCL-b-PCL共聚物中疏水性PCL链段的分子量和胶束浓度影响CaCO3的结晶过程,随着PCL链段和胶束浓度的增大,形成球霰石型CaCO3.     

Klebsiella aerogenes的胞外聚合物产量优化及其对碳酸钙晶型的调控作用

通过响应面法确定产气克雷伯氏杆菌(Klebsiella aerogenes)产胞外聚合物(EPS)的最优培养条件,并开展EPS质量浓度对Klebsiella aerogenes诱导形成碳酸钙晶型影响的试验研究。研究结果表明,相较于pH和接种量,培养时间和温度对菌株EPS产量的影响更为显著,EPS最优培养条件如下：培养时间为4.64 d、培养温度为28.35℃、接种量为2.97%、pH=7.69,在此条件下,EPS的产量可达210.24 mg/L;当添加的EPS质量浓度从0 g/L增加到1.0 g/L时,方解石的质量分数从27.1%提高至98.3%,球霰石的质量分数从72.9%下降至1.7%,表明EPS能有效促进方解石的形成并抑制球霰石的形成;EPS中带负电荷的官能团可以吸附溶液中Ca²⁺,使得溶液中Ca²⁺浓度减小、过饱和度降低从而促进方解石型碳酸钙晶体的生成。可以通过EPS来调控Klebsiella aerogenes诱导形成方解石和球霰石的质量分数,强化碳酸钙晶体向热力学稳定的方解石型碳酸钙转化,这为提高微生物诱导碳酸钙沉淀形成的固化体的...     

胃蛋白酶指导下水醇体系中碳酸钙的仿生合成与表征

在室温下用气体扩散的方法,以胃蛋白酶为基质,在水和乙醇的混合溶剂体系中,仿生合成了球形的球霰石晶型碳酸钙.相较于在没有基质作用的纯水体系中得到的晶体,发现在蛋白质的指导下,碳酸钙的结晶习性发生了改变,由不规则块状变为球状结构,晶型也由方解石型转化为球霰石型,为控制合成特殊形貌的材料提供了新的途径.通过对产品进行扫描电子显微镜测试(SEM),X射线粉末衍射(XRD),热重差热分析(TG-DTA),傅里叶转换红外光谱分析(FT-IR),荧光分析(PL)和比表面积(BET)表征,从分子水平认识了基质和碳酸钙之间的相互作用,并尝试讨论其可能的形成机理.