[發明專利]中空碳酸鈣方解石晶體的制備方法

無效

• 申請號: 200910065119.6
• 申請日: 2009-06-04
• 公開（公告）號: CN101580261A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發明（設計）人: 杜祖亮;吳新志;戴樹璽;張興堂
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: C01F11/18
• 分類號: C01F11/18
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所（普通合伙）
• 代理人: 劉建芳

技術領域

本發明屬于仿生合成領域，具體涉及利用聚β-苯甲基天門冬氨酸(Polyβ-benzyl?L-aspartate，簡稱PBA)LB膜制備中空碳酸鈣方解石晶體的方法。

背景技術

碳酸鈣作為一種重要的生物礦物，一直是材料學家、生物學家、礦物學家以及醫學家們關注、研究的對象。碳酸鈣具有多種晶型，比較穩定的有方解石和文石，在生物界中主要存在于軟體動物的外殼、鳥類的蛋殼當中；另外還有球文石、無定型碳酸鈣(ACC)等。在生物體內，有機生物大分子的存在使得碳酸鈣的幾種熱力學不穩定相得以存在，并且在生物體內起著不同的作用。

碳酸鈣在工業領域如涂料、塑料、造紙等許多領域有著廣泛的應用。近年來，作為生物礦化的主要無機體系之一，碳酸鈣的體外研究成為了學界的熱點：人們使用生物提取或人工合成的添加劑和模板，調控出了具有不同晶型以及特殊晶粒形貌的碳酸鈣晶體；對有機-無機界面誘導礦化的機理給出了更多原子水平上的分析和驗證。研究生物礦化的機理能夠為仿生制備新材料提供理論依據和合成手段。諸多進展已經逐漸將生物礦化的研究帶入了仿生的機理模擬階段。

LB技術是一種可以在分子水平上精確控制薄膜厚度的制膜技術，無論是從生物礦化、仿生合成的角度還是從新材料、生物技術的角度來看，LB技術均不失為一種比較理想的技術。利用LB技術進行生物礦化的模擬研究具有重要的理論價值和應用前景。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種利用聚β-苯甲基天門冬氨酸LB膜來制備中空碳酸鈣方解石晶體的方法。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：一種中空碳酸鈣方解石晶體的制備方法，該方法在無塵箱內進行，包括兩個步驟：1)將聚β-苯甲基天門冬氨酸溶于揮發性溶劑中制成鋪展液，然后將鋪展液滴于去離子水亞相表面上，使聚β-苯甲基天門冬氨酸鋪展成單分子膜，保持一段時間以使溶劑揮發，然后開始壓膜，目標表面壓為19～21mN/m，達到目標壓后將亞相表面的單分子層轉移到疏水基片上；2)提膜后的基片干燥后斜插入濃度為4.9～5.1mM的碳酸氫鈣溶液中使晶體生長20～28h，晶體生長溫度控制在25±1℃。

所述聚β-苯甲基天門冬氨酸的分子量為13000～17000。

所述揮發性溶劑由氯仿和二氯乙酸混合而成，兩者的體積比為16～19∶1；鋪展液中聚β-苯甲基天門冬氨酸的濃度為0.28～0.32mg/ml。

每平方厘米的亞相表面鋪展1～2μL所述的鋪展液。

壓膜速度大于0小于等于5mm/min。

所述步驟1)在常溫常壓下進行，壓膜速度為3mm/min，目標表面壓為20mN/m；達到目標壓后保持一段時間至表面壓穩定后再進行轉移。

所述氯仿與二氯乙酸的體積比為17∶1，聚β-苯甲基天門冬氨酸溶液的濃度為0.3mg/ml。

壓膜前保持30min以使溶劑揮發；達到目標壓后保持5分鐘以使表面壓穩定，然后用垂直提拉法進行轉移，隨后用氮氣將提膜后的基片吹干。

每L碳酸氫鈣溶液的制備方法為：取0.0049～0.0051mol碳酸鈣粉末，加去離子水至1L，通入二氧化碳氣體并攪拌，直到溶液清澈透明；基片插入碳酸氫鈣溶液中后，用保鮮膜將盛裝溶液的容器密封以減少溶劑水的揮發，并用針在保鮮膜上扎5～10個小孔。

所述的疏水基片是經過下述疏水處理的玻璃片：玻璃基片依次在水、丙酮、乙醇、水中用超聲分別處理30min，取出用氮氣吹干；然后放入新配制的90℃Piranha溶液中浸泡8～10h，取出并用氮氣吹干；然后置于盛有氟硅烷的15mL小燒杯中，加半滴水引發反應后用保鮮膜密封燒杯并保持12h；取出后放入烘箱內在120℃下烘1h。處理后的基片具有良好的疏水性能，疏水角能達到104°。

對本發明的產物晶體進行X射線衍射分析，發現其唯一的衍射峰出現在2θ＝29.36°處，對應的是方解石晶體(104)晶面，沿(104)晶面生長的取向性十分明顯。用掃描電鏡對產物進行觀察，發現晶體形貌呈現比較規則的碟狀，中部有一小孔，邊緣清晰，尺寸比較均一，直徑8μm左右。晶體剖面掃描電鏡圖片顯示本發明的產物方解石晶體為中空結構，內表面較粗糙呈顆粒狀，殼壁厚度約0.5μm。