基于墨魚骨有機質的納米復合材料的制備及應用研究.pdf

1、納米材料因其獨特的化學、物理、光學和電學性質以及在催化、生物醫(yī)學和光電器件等領域的廣泛應用，吸引了人們越來越多的關注。目前，發(fā)展環(huán)境友好的納米材料制備方法已成為納米科技領域重要的分支。利用來源于生物體的物質制備納米材料不僅可以減少化學試劑的消耗，而且天然材料復雜、精細有序的結構還為材料的制備提供了豐富多樣的模板。本論文研究了一種來源于生物體的材料——墨魚骨，系統(tǒng)闡述了墨魚骨及其有機質的結構，并利用墨魚骨有機質制備了金和銀納米復合材料，探

2、討了這些復合材料在催化、表面增強拉曼、抗氧化能力測定領域的應用。 本論文具體開展了如下工作： 一、首次系統(tǒng)表征了墨魚骨及其有機質的結構。發(fā)現(xiàn)墨魚骨房架部分具有獨特的多層房室結構，可使其以最小的重量有效地抵抗外來靜壓力，并便于控制海水的進出，調節(jié)墨魚的密度；墨魚骨的脊背部分為多層復合結構，具有很高的抗彎曲強度。墨魚骨房架部分去除無機質后制備得到的墨魚骨有機質保留著墨魚骨的房室結構。墨魚骨有機質和無機質之間在納米尺度相互嵌合

3、。 二、將墨魚骨有機質與氯金酸直接反應制備了納米金-墨魚骨有機質復合物，并研究了該復合物對硼氫化鈉還原4-硝基苯酚反應的催化性質。在制備過程中，有機質同時起還原劑、穩(wěn)定劑和載體的作用；氯金酸濃度、有機質處理過程不僅影響復合物中納米金的形態(tài)，而且影響產物的催化活性；在重復使用過程中，復合物樣品可以很方便地從液相反應體系中分離，并且使用八次后仍具有較好的催化活性。 三、以墨魚骨有機質為還原劑、穩(wěn)定劑和載體，制備了納米銀-墨魚

4、骨有機質復合物，探討了該復合物對硼氫化鈉還原4-硝基苯酚反應的催化性質。研究表明，復合物中銀納米顆粒為球形，反應時間以及有機質的處理過程均影響銀納米顆粒的尺寸以及催化活性。與納米金-墨魚骨有機質復合物相似，相同的負載量下，去除蛋白的有機質制得的復合物表現(xiàn)出更好的催化活性，這可能源于有機質網絡結構的改變導致了擴散條件的改變和納米顆粒表面能的變化。 四、研究了納米銀-墨魚骨有機質復合物制備過程中，硝酸銀和氨水濃度對反應速率的影響，并

5、利用Avrami方程分析了該過程中銀納米顆粒的成核和生長模式。另外，對復合物在表面增強拉曼方面的應用進行了探索。結果表明，銀納米顆粒形成過程中氨水是必需的，氨水和硝酸銀的濃度同時影響反應速率；復合物中的銀納米顆粒經歷了二維無熱成核、擴散控制生長過程。納米銀-墨魚骨有機質復合物作為表面增強拉曼活性基底，在羅丹明6G的痕量檢測中表現(xiàn)出較好的增強效果。 五、利用納米銀-墨魚骨有機質復合物可以被過氧化氫氧化褪色的原理，首次提出一種基于納