PS-b-PAA為有機(jī)基質(zhì)調(diào)控劑合成羥基磷灰石和氧化鋅.pdf

1、自然界中的生物礦物如貝殼、骨骼、牙齒等受生物體系中有機(jī)分子（蛋白質(zhì)、縮聚糖）的誘導(dǎo)調(diào)控作用，能形成特殊復(fù)雜的形貌以及優(yōu)美合理的結(jié)構(gòu)，從而具有較好的力學(xué)性能以適應(yīng)瞬息萬變的自然環(huán)境。受生物礦化的啟發(fā)，人們開始以各類有機(jī)添加劑為模板實(shí)現(xiàn)對(duì)無機(jī)晶體形貌和結(jié)構(gòu)的有效調(diào)節(jié)。而雙親性的嵌段共聚物因其可溶性鏈段和不溶性鏈段嵌段比的簡(jiǎn)單易控，又能在選擇性溶劑中自組裝成多種形態(tài)的膠束結(jié)構(gòu)，所以將其作為無機(jī)晶體的結(jié)構(gòu)調(diào)控劑就顯得理所當(dāng)然。因此，本文將模擬生

2、物礦化，選擇雙親性嵌段共聚物PS-b-PAA自組裝成的“平頭膠束”為有機(jī)基質(zhì)，探索其對(duì)羥基磷灰石和氧化鋅的形貌調(diào)控作用以及其內(nèi)在機(jī)理。
　　本文首先采用原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP）法合成雙親性的嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸（PS-b-PAA），設(shè)計(jì)控制疏水性嵌段長(zhǎng)于親水性嵌段。通過FTIR和1H-NMR對(duì)制備的嵌段共聚物進(jìn)行元素和結(jié)構(gòu)的分析，通過1H-NMR和GPC分析嵌段共聚物的嵌段比例、分子量及分子量分布。
　　其

3、次，本文以所制備的PS112-b-PAA38平頭膠束為有機(jī)基質(zhì)調(diào)控劑，以四水硝酸鈣為鈣前驅(qū)體水熱法合成羥基磷灰石。研究發(fā)現(xiàn)：在沒有平頭膠束調(diào)控的作用下，分別以氨水和尿素作為pH調(diào)節(jié)劑時(shí)，羥基磷灰石長(zhǎng)成了短棒和長(zhǎng)條綢帶似花狀的結(jié)構(gòu)。由于花狀的羥基磷灰石可作為藥物載體和骨骼修復(fù)材料，所以本文主要以尿素作為pH值調(diào)節(jié)劑，進(jìn)而探索出平頭膠束濃度較低時(shí)羥基磷灰石為針形，平頭膠束濃度較高時(shí)羥基磷灰石為花狀球形結(jié)構(gòu)。結(jié)合掃描電子顯微鏡（SEM）和X-

4、射線衍射（XRD）的結(jié)果分析可知，由于有機(jī)基質(zhì)對(duì)羥基磷灰石（100）晶面的吸附作用，使得（100）面成為裸露面，所以長(zhǎng)條帶狀的羥基磷灰石逐漸長(zhǎng)成了片層狀，并且為了保持最穩(wěn)定的狀態(tài)，片層狀的羥基磷灰石以頂角相連的方式自組裝成花狀球形結(jié)構(gòu)。另外， FTIR、熱失重和EDS的結(jié)果皆表明所制備的羥基磷灰石晶體表面存在有機(jī)基質(zhì)，證實(shí)了有機(jī)基質(zhì)的調(diào)控作用。
　　最后，分別以氯化鋅和醋酸鋅為氧化鋅成核生長(zhǎng)的前驅(qū)體，在PS112-b-PAA38平

5、頭膠束的調(diào)控作用下，水熱合成得到棒狀和球形顆粒的氧化鋅。以氯化鋅為前驅(qū)體時(shí)，通過改變氧化鋅礦化的反應(yīng)時(shí)間，探索其成核生長(zhǎng)的反應(yīng)機(jī)理。結(jié)合SEM和XR D的結(jié)果分析可知：晶體氧化鋅成核生長(zhǎng)的前驅(qū)體是 Zn(OH)2-Zn(OH)42-的混合物，氧化鋅主要沿（001）面成核生長(zhǎng)，所以在高溫高壓條件下極易形成棒狀結(jié)構(gòu)。并且根據(jù)FTIR、熱失重和EDS的結(jié)果，得知氧化鋅晶體表面確實(shí)存在有機(jī)基質(zhì)，證實(shí)了有機(jī)基質(zhì)的調(diào)控作用。另外，本文以常見工業(yè)染料