摘要
为改进无机非金属材料的脆性,增强应用性,对此类传统材料进行复合增韧已成为一种趋势。直到目前为止,传统的增韧方法都有不足之处,模仿自然界存在的生物复合材料成为一条可行的途径。本课题结合生物矿化,碳酸钙的固碳制备,聚电解质层层自组装等多方向,寻求常温下合成复合碳酸钙材料的方法。课题采用―两步法‖实现复合材料的制备,先使用复分解法合成碳酸钙晶体,再进行复合组装。 采用可溶性盐复分解法进行碳酸钙合成影响因素及其机理的研究。以正交试验法探索了合成温度、pH、反应物浓度等在碳酸钙合成中的影响,观察Mg2+对碳酸钙晶体合成的影响。验证合成温度和pH是影响产物晶型、形貌及尺度的主要因素,并以周期键链理论(PBC)讨论了碳酸钙晶体的方解石/文石共生现象;Mg2+作为能够稳定无定形碳酸钙前驱体(ACC)的金属离子,使合成的碳酸钙晶体形貌随Mg2+/Ca2+的不同而发生规律性变化,同时颗粒尺度随Mg2+/Ca2+的增大而变小。 碳酸钙复合组装试验中,将聚电解质(PAA)在碳酸钙表面吸附改变其带电性质,并采用自组装的方式实现复合碳酸钙膜层常温下的合成。低分子量PAA在方解石型碳酸钙表面吸附曲线平滑,极限吸附量Cmax约为4.10%;由于方解石与文石配位数不同,文石型碳酸钙结合聚电解质的能力相对弱很多,极限吸附量仅为0.51%;pH升高,PAA的吸附量减少;而体系中存在其他金属阳离子如Mg2+时,PAA吸附量增大;组装试验实现碳酸钙复合二层膜层合成。
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