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大分子组装体作用下仿生膜的合成

仿生合成技术是将生物矿化机理引入无机材料合成,以有机物的组装体为模板控制无机物的形成,制备具有独特显微结构特点的无机材料,使材料具有优异的物理和化学性能。

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研究简报

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大分子组装体作用下仿生膜的合成

张金利#

韦华#

惠"

杨文莉#

丽#

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(天津大学化工学院#、分析中心",天津?)))@")

关键词仿生合成

生物矿化

自组装

分离膜

中图分类号

AB)"C’C文献标识码

D

引言

仿生合成技术是将生物矿化机理引入无机材料

合成,以有机物的组装体为模板控制无机物的形成,制备具有独特显微结构特点的无机材料,使材

料具有优异的物理和化学性能[#,"]

’仿生合成材料

具有广阔的应用前景———微米级多孔仿生合成材料是极好的隔热、隔声材料;具有纳米级精细孔结构的分子筛可根据粒子大小对细颗粒进行准确的分类,例如筛选细菌与病毒等,用作高渗透通量、高分离精度的纯净水生产装置;如果与细小催化剂颗粒相结合,这种材料可以实现反应与分离过程的有效耦合;仿生合成的磷灰石材料是性能优异的新骨组织构造基架,有望应用于骨移植的外科手术中;光电子领域也正在积极探索这种微米尺寸范围内有序组装材料的实际应用’综上所述,仿生合成可以对材料进行表面形貌修饰,使之具有独特精致的显微结构,进而改善无机材料的传递行为、催化活性、分离效率、储存和释放动力学等诸多特性’因而,它将是制备催化剂、无机膜、多孔生物医用植入体、药物载体、微电子、化学传感器等材料的最有前途的方法’有关仿生合成文献报道主要集中于?方面:!纳米微粒的仿生合成;"无机薄膜的仿生合成;#复杂结构无机材料的仿生合成,主要包括多孔分子筛和类生物矿结构的无机材料’利用仿生合成法制备高分离性能无机膜是极富应用前

景的研究方向,目前尚未见相关报道[?GH]

本文以有机大分子组装体引导下制备完整、均匀的无机膜为研究目标,以两亲性有机大分子———

")))F##F"#收到初稿,"))#F)#F?)收到修改稿’联系人及第一作者:张金利,男,?#岁,硕士,副教授’基金项目:国家自然科学基金(I%’"JJ)H))H)及石化总公司

I%’K!JJ)##)资助项目’

文章编号

)E?CF##!@("))#)#"F###@F)?

十六烷基三甲基溴化铵(简称0ADL)和硅源———正

硅酸乙酯(简称A;MN)为原料,研究了影响仿生膜生成的关键因素,在有机大分子组装体引导下合成了完整的无支撑仿生膜’

#

实验部分

!’!

主要试剂

十六烷基三甲基溴化铵,分析纯;正硅酸乙

酯,化学纯;盐酸,分析纯’!’"

仿生合成膜的制备与表征

将一定摩尔配比的0ADL、A;MN、蒸馏水混

合,并进行搅拌,待溶液均匀后,用盐酸调节溶液OP值;然后,将溶液转移至恒温水浴中静置,水浴温度保持在C)Q,观测仿生合成膜在气液界面处的生长情况’

实验过程中,分别采用光学显微镜、日本产A;RF#))K$透射电子显微镜和日立KFH!)扫描电子显微镜对仿生合成膜的微观形貌进行表征’

"

结果与讨论

"#!

$%&’的作用形态

0ADL是季铵盐型阳离子表面活性剂,溶于水

呈透明状’分子中具有亲油基和亲水基,为两亲性大分子’其临界胶束浓度为!35SJ’"T#)FE3%& UF#’初步实验考察的结果表明,没有0ADL引导

时,A;MN水解形成的颗粒悬浮于溶液中,在气液界面处不能形成膜’在较低的0ADL浓度(高于临界胶束浓度)下,成膜缓慢,且形成的膜质地疏松、极易破裂’当0ADL浓度达到)’)?3%&

UF#时,能够在#1内成膜’对0ADL浓度为)’)?3%& UF#、OPS)的溶液体系分析表明,此时0ADL有机大分子在溶液中聚集组装成圆柱状胶束,并呈规则排列,其A;R图如图#所示’

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