仿生策略在納米材料中的應用.pdf

1、材料學家可以從自然界中獲得靈感來設計新的材料。例如，在生物體系中，酶、抗體和激素對底物、抗原和受體展現(xiàn)出特有的分子識別功能?？茖W家依據(jù)此原理，發(fā)明了分子印跡材料。生物礦物如脊椎動物的骨頭、牙齒，軟體動物的殼等一直吸引著眾多研究者，因為這些生物礦物有著獨特的層次結構、非常好的機械性質(zhì)、可以控制的晶型、環(huán)境友好的合成方式以及良好的生物相容性。受生物礦物的啟發(fā)，研究者合成了一系列高性能的仿生無機材料。在本文中，我們根據(jù)生物體系中的分子識別原理

2、合成了分子印跡的硅納米線，可用于蛋白質(zhì)的特異性識別。此外，我們還模仿生物礦化的過程分別合成了釩酸銀和釩酸鉍，其主要內(nèi)容如下：
　　 (1)以硅納米線作為支撐材料，多巴胺作為功能單體制備了蛋白質(zhì)印跡納米線。所制備的印跡納米線具有快速的吸附動力學(五分鐘內(nèi)可以吸附平衡量的75％)，好的選擇性（相比于競爭分子，印跡納米線對模板分子具有更大的吸附容量）以及大的吸附容量(213.7mg/g)。此外，所制備的印跡納米線還具有良好的重復使用性

3、和多功能性。
　　 (2)利用仿生的方法合成了純的、高結晶性的介穩(wěn)相α-AgVO3。分別用牛血紅蛋白、牛血清蛋白、溶菌酶這三種蛋白質(zhì)作為誘導試劑，來調(diào)控釩酸銀的成核及生長。此外，我們還發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)的加入量對產(chǎn)物的形貌和結晶都有重要的影響。研究表明VO3-/蛋白質(zhì)復合物是誘導形成介穩(wěn)相產(chǎn)物的主要推動力，我們也分別用動態(tài)光散射和紫外．可見光譜證實了VO3-/蛋白質(zhì)復合物確實存在。實驗結果啟示我們調(diào)控蛋白質(zhì)和無機分子之間的作用力是仿生合

4、成介穩(wěn)相產(chǎn)物的關鍵，我們可以用此原理設計合成其它新的無機功能材料。
　　 (3)通過仿生的合成策略合成了BiVO4。分別對反應時間、pH等實驗條件對釩酸鉍結晶的影響做了研究。當以BiCl3作為鉍源時，分別用牛血紅蛋白、牛血清蛋白、溶菌酶這三種蛋白質(zhì)作為誘導試劑，研究了它們對結晶及晶體生長的影響。結果表明結晶過程為反應控制，各蛋白質(zhì)對晶體生長的調(diào)控能力：牛血紅蛋白＞溶菌酶＞牛血清蛋白。當以Bi(NO3)3作為鉍源時，我們將蛋白質(zhì)對