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无定形碳酸钙的相转化

谢益东  
【摘要】:生物碳酸钙是自然界中分布最广泛的一类生物矿物,其主要组成除了无机相的碳酸钙以外,还含有少量的有机质。通过近年来的研究发现,无定形碳酸钙具有可变性,可塑性,可控性等性质,使之成为生物矿化研究的热点。作为碳酸钙矿物前躯体的无定形态向晶相的转变是矿化的关键步骤之一,直接影响到产物晶体的构建,取向与性质。在本文中,主要研究探索在无定形碳酸钙的相变过程中,各种物理因素和化学因素的影响。对于进一步揭示相变的机理,合成功能仿生材料有着重要的科学意义。论文主要内容有: 第一章介绍生物矿化以及论文的研究背景。 第二章采用傅里叶红外光谱表征了无定形碳酸钙相转化过程。结果表明,用875 cm-1和866 cm-1峰的面积比表征无定形和方解石的相对含量,是比较合适的方法。 第三章研究了无定形碳酸钙转化过程中溶液黏度的影响。首先合成无定形碳酸钙(ACC),然后将其分散在不同黏度的溶液中,用傅里叶红外和粉末X射线衍射仪来观察结晶过程。实验结果表明:溶液黏度越大,抑制ACC结晶的作用越明显。另外,虽然在不同溶液中转化的最终产物都是方解石,但晶体的尺寸和形貌都有明显的差异。结果显示:在研究生物控制的矿化过程中,介质的物理效应不能被忽略。 第四章研究了不同镁钙比条件下,无定形碳酸钙的转化过程。实验结果表明在低镁钙比时,无定形碳酸钙直接转化成针状的文石;而在高镁钙比的时候,无定形碳酸钙首先自组装成线形有序的单水碳酸钙,然后再融合形成针状的文石晶体。同时研究了聚丙烯酸(PAA)以及聚4-苯乙烯磺酸钠(PSS)和镁离子的协同作用。结果发现,通过改变添加剂,可以改变无定形碳酸钙的结晶行为,控制产物的晶型。 第五章总结。


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