單分子膜誘導PbS和CdS晶體生長研究.pdf

1、生物礦化作為生命科學與無機化學、生物物理學和材料科學的交叉點成為近年來的一個研究熱點。仿生合成就是人們模擬生物礦化中無機物在有機基質調制下形成過程的無機材料合成過程。利用Langmuir膜誘導無機晶體中的礦化過程越來越受到人們的關注。人們利用這一方法制備了大量具有特殊形貌和結構特征的無機晶體。
　　 在以往的研究中，有機質的調控作用作為仿生合成的重要基礎得到了廣泛的研究，而晶體生長的礦化界面控制作為導致生物礦物具有特殊結構的另一

2、個重要因素，尤其是界面上晶核和小晶粒在界面上運動自由度對于晶體結構的調控作用的研究卻沒有得到足夠的重視。針對這一問題，本文改變慣用的將高表面壓Langmuir膜作為模板的思路，通過降低表面壓增加界面自由度和改變反應物濃度比例引入了礦化界面控制手段。通過調控體系中的界面反應條件，獲得了具有特殊形貌和結構特征的PbS和CdS晶體材料，并對各個因素對于PbS和CdS晶體材料生長的調控作用進行了初步探討。研究表明這一特殊的界面體系極大地改變了晶

3、體的聚集方式，為通過仿生途徑來合成具有特殊結構的無機功能材料提供了一種思路。
　　 具體的工作包括以下幾個方面：
　　 1.花生酸Langmuir膜誘導生長三足狀結構PbS晶體
　　 以花生酸(AA)Langmuir膜為有機模板，調控表面壓、CH3CSNH2的濃度和反應時間得到了形貌規(guī)則的三足狀PbS晶體，XRD分析表明所得晶體沿(111)面取向生長。分析認為模板與溶液中離子的靜電作用是PbS晶體成核和結晶的前提

4、。在低表面壓狀態(tài)下，AALangmuir膜的局部調控和重組特性影響著PbS的成核和取向生長，且生成的三角形。PbS顆粒在氣液界面上有極大的運動空間并通過取向粘連作用聚集成三足狀納米材料。通過本實驗為合成特殊形貌的晶體材料提供一種新的嘗試。
　　 2.花生酸Langmuir膜誘導三足狀PbS晶體的形成過程研究
　　 為了揭示三足狀PbS晶體的演變過程，我們研究了不同結晶時間下PbS晶體的形貌。結果表明起初PbS粒子在AAL

5、angmuir膜誘導下生成三角形顆粒，由于氣液界面有較大的自由度，三角形顆粒通過取向粘連的機制聚集成三足狀晶體。該機理的揭示為更好的通過仿生途徑來合成具有特殊結構的無機功能材料提供了一種思路。
　　 3.CdS晶體的仿生礦化制備和聚集形態(tài)調控
　　 在第二章通過改變亞相溶液中陰陽離子比例調控PbS晶體形貌和結構的基礎上，本章嘗試利用氣體擴散的方式調控界面上晶體的生長和聚集狀態(tài)。我們研究了不同濃度氨水溶液擴散條件下聚β-苯