專(zhuān)利名稱(chēng)：用蛋膜作模板制備仿生納米超結(jié)構(gòu)材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種仿生納米超結(jié)構(gòu)材料的制備技術(shù)。具體是用蛋膜做模板制取松柏狀、田螺狀、花瓣?duì)?、羽毛狀、棱柱狀等仿生納米超結(jié)構(gòu)材料的方法。
背景技術(shù)：
仿生納米超結(jié)構(gòu)材料是一種具有以納米(10億分之1米)尺度結(jié)構(gòu)體系的經(jīng)組裝而成的具有松柏狀、田螺狀、花瓣?duì)?、羽毛狀、棱柱狀等形貌的納米組裝仿生材料。這種仿生納米超結(jié)構(gòu)材料可以用于微型印刷、內(nèi)部藥物填充、制成納米機(jī)器人用于清除人體垃圾等，因此該類(lèi)材料的制備與研究是近年新材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。
目前仿生納米超結(jié)構(gòu)材料的制備方法主要是采用在反應(yīng)溶液中加入表面活性劑，或者是加入金屬金等催化劑的方法。這些工藝往往存在環(huán)境污染或成本較高等不足，探索該類(lèi)材料簡(jiǎn)單易行且符合可持續(xù)發(fā)展要求的制備工藝，將具有重要的工業(yè)實(shí)用價(jià)值。目前尚未見(jiàn)利用生物蛋膜作為模板，通過(guò)簡(jiǎn)單工藝制備出多種形貌的納米仿生超結(jié)構(gòu)的報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開(kāi)一種利用蛋膜作產(chǎn)物形貌控制模板，制備松柏狀、海螺狀、花瓣?duì)?、羽毛狀、棱柱狀等納米仿生超結(jié)構(gòu)材料的工藝。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是這樣進(jìn)行的。蛋膜是一種半透膜結(jié)構(gòu)，其厚度大約為70μm，蛋膜主要由膠原蛋白、卵清蛋白等成分組成，其上含有氨基、羰基等活性基團(tuán)。當(dāng)模板所處的化學(xué)環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，其上的活性基團(tuán)排列方式及其蛋膜結(jié)構(gòu)等也將發(fā)生變化，從而對(duì)產(chǎn)物形貌起到良好的控制作用，這種蛋膜模板既能作為控制傳質(zhì)的介質(zhì)，又能實(shí)現(xiàn)對(duì)仿生超結(jié)構(gòu)納米材料尺寸、形狀等的控制，以獲得松柏狀、田螺狀、花瓣?duì)?、羽毛狀、棱柱狀等仿生納米超結(jié)構(gòu)。
具體工藝如下A.取市售雞蛋，取出蛋清、蛋黃后，得到蛋殼，然后采用物理剝離的方式除掉蛋殼表面的礦物質(zhì)，得到蛋膜，用去離子水清洗后備用。
B.取濃度為0.05-0.20mol/L，離子摩爾數(shù)之比與產(chǎn)物化學(xué)式相對(duì)應(yīng)的含目標(biāo)產(chǎn)物陽(yáng)離子的溶液和含目標(biāo)產(chǎn)物陰離子的溶液，分置于蛋膜的兩側(cè)，并按照目標(biāo)產(chǎn)物形貌調(diào)節(jié)PH，在室溫下反應(yīng)8-15小時(shí)，最好是10小時(shí)左右。其中含目標(biāo)產(chǎn)物陽(yáng)離子的化合物溶液可以是含鈣、鋇離子的化合物溶液，含目標(biāo)產(chǎn)物陰離子的化合物可以是含鉻酸根、硫酸根、鉬酸根、鎢酸根的化合物溶液。
C.取分散在蛋膜兩側(cè)的反應(yīng)產(chǎn)物，室溫下進(jìn)行離心分離，棄去澄清液，留下沉淀物依次用化學(xué)純丙酮、去離子水洗滌；取下蛋膜，用去離子水沖洗下附著的產(chǎn)物，再依次用丙酮、去離子水洗滌，最后將得到的所有產(chǎn)物合并，即得由納米粒子組裝而成的松柏狀(或田螺狀、花瓣?duì)?、羽毛狀、棱柱狀?仿生納米超結(jié)構(gòu)材料。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下1.由于本發(fā)明所用的蛋膜模板屬于廢物利用范疇，可源自食品廢料等，并且能夠循環(huán)利用。所用的反應(yīng)原料均為常見(jiàn)且價(jià)格較低的化學(xué)試劑，所以生產(chǎn)成本低廉。
2.由于本發(fā)明所使用的蛋膜模板上含有活性基團(tuán)，對(duì)產(chǎn)物具有良好的控制作用，所以制得的產(chǎn)物具有惟妙惟肖的仿生形貌，為開(kāi)發(fā)材料的功能仿生奠定基礎(chǔ)。
3.本發(fā)明通過(guò)改變模板所處的化學(xué)環(huán)境，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)模板結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的控制，從而非常簡(jiǎn)易地實(shí)現(xiàn)了對(duì)產(chǎn)物形貌的控制。
4.本發(fā)明的方法工藝簡(jiǎn)單，無(wú)需復(fù)雜設(shè)備，同時(shí)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程無(wú)任何污染，符合可持續(xù)發(fā)展要求。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1先將市售的雞蛋(或鴨蛋、鵝蛋)取出蛋清、蛋黃后，得到的蛋殼，采用物理方法除掉蛋殼表面的礦物質(zhì)，用去離水清洗后得到厚度約為70μm的蛋膜。
取0.1mol/L的Na2SO4溶液20ml和0.1mol/LBaCl2溶液20ml，分置于蛋膜的兩側(cè)，此時(shí)pH＝7，室溫下反應(yīng)10小時(shí)后，取蛋膜兩側(cè)的反應(yīng)后的分散體系，分別進(jìn)行常規(guī)的離心分離，棄去澄清液，留下產(chǎn)物依次用化學(xué)純丙酮、去離子水洗滌，蛋膜同樣也依次用化學(xué)純丙酮、去離子水洗滌后，將所得產(chǎn)物合并，即得由納米粒子組裝而成的松柏狀納米仿生超結(jié)構(gòu)材料。
將該種產(chǎn)物用透射電子顯微鏡(TEM)觀察，產(chǎn)物具有松柏狀形貌。從X射線粉末衍射圖中可知，產(chǎn)物純度較高。
實(shí)施例2蛋膜的制法與實(shí)施例1相同。取0.1mol/L的Na2SO4溶液20ml和0.1mol/LBaCl2溶液20ml，分置于蛋膜的兩側(cè)，加入適量的鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH＝2左右，室溫下反應(yīng)10小時(shí)后，取蛋膜兩側(cè)分散體系分別進(jìn)行離心分離，棄去澄清液，依次用化學(xué)純丙酮、去離子水洗滌后合并，即得由納米粒子組裝而成的海螺狀納米仿生超結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例3蛋膜的制法與實(shí)施例1相同。取0.1mol/L的Na2SO4溶液20ml和0.1mol/LBaCl2溶液20ml，分置于蛋膜的兩側(cè)，再向其中加入無(wú)水乙二胺，調(diào)節(jié)溶液的pH＝11～13，室溫下反應(yīng)10小時(shí)后，取蛋膜兩側(cè)分散體系分別進(jìn)行離心分離，棄去澄清液，依次用丙酮、去離子水洗滌后合并，即得由納米粒子組裝而成的花瓣?duì)罴{米仿生超結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例4蛋膜的制法與實(shí)施例1相同。取0.1mol/L的K2CrO4溶液20ml和0.1mol/LBaCl2溶液20ml，分置于蛋膜的兩側(cè)，再向其中加入無(wú)水乙二胺，調(diào)節(jié)溶液pH＝11～13，室溫下反應(yīng)10小時(shí)后，取蛋膜兩側(cè)分散體系分別進(jìn)行離心分離，棄去澄清液，依次用丙酮、去離子水、乙醇洗滌后合并，即得由納米粒子組裝而成的羽毛狀納米仿生超結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.用蛋膜作模板制備仿生納米超結(jié)構(gòu)材料的方法，其特征在于A.取市售雞蛋，取出蛋清、蛋黃后，得到蛋殼，然后采用物理剝離的方式除掉蛋殼表面的礦物質(zhì)，得蛋膜，用去離子水清洗后備用；B.取濃度為0.05～0.20mol/L，離子摩爾數(shù)之比與產(chǎn)物化學(xué)式相對(duì)應(yīng)的含目標(biāo)產(chǎn)物陽(yáng)離子的化合物溶液和含目標(biāo)產(chǎn)物陰離子的化合物溶液，分置于蛋膜的兩側(cè)，并按照目標(biāo)產(chǎn)物形貌調(diào)節(jié)pH，在室溫下反應(yīng)10～15小時(shí)；其中含目標(biāo)產(chǎn)物陽(yáng)離子的化合物溶液可以是含鈣、鋇離子的化合物溶液，含目標(biāo)產(chǎn)物陰離子的化合物溶液可以是含鉻酸根、硫酸根、鉬酸根、鎢酸根離子的化合物溶液；C.取分散在蛋膜兩側(cè)的反應(yīng)產(chǎn)物，室溫下進(jìn)行離心分離，棄去澄清液，留下沉淀物依次用化學(xué)純丙酮、去離子水洗滌；取下蛋膜，用去離子水沖洗下附著的產(chǎn)物，再依次用丙酮、去離子水洗滌，最后將得到的所有產(chǎn)物合并，即得由納米粒子組裝而成的松柏狀(或田螺狀、花瓣?duì)?、羽毛狀、棱柱狀?仿生納米超結(jié)構(gòu)材料。
全文摘要
用蛋膜作模板制備仿生納米超結(jié)構(gòu)材料的方法，涉及一種仿生納米超結(jié)構(gòu)材料的制備技術(shù)。先將蛋殼除掉表面礦物質(zhì)得蛋膜，去離子水清洗后備用。然后取濃度為0.05～0.20mol/L，離子摩爾數(shù)之比與產(chǎn)物化學(xué)式相對(duì)應(yīng)的含鈣、鋇離子的陽(yáng)離子化合物溶液和含鉻酸根、硫酸根、鉬酸根、鎢酸根的陰離子化合物溶液，分置于蛋膜的兩側(cè)，調(diào)節(jié)pH，室溫下反應(yīng)10～15小時(shí)。最后取蛋膜兩側(cè)反應(yīng)產(chǎn)物，室溫下離心分離，棄去澄清液，沉淀物依次用丙酮、去離子水洗滌；蛋膜也用丙酮、去離子水洗滌，所有產(chǎn)物合并即為松柏狀(或田螺狀、花瓣?duì)?、羽毛狀、棱柱狀?仿生納米超結(jié)構(gòu)材料。本發(fā)明成本低廉、工藝簡(jiǎn)單、無(wú)任何污染、產(chǎn)物具有良好的仿生形貌?？蓮V泛應(yīng)用于開(kāi)發(fā)各種功能性納米仿生材料及器件。
文檔編號(hào)B01J19/00GK1522794SQ0315085
公開(kāi)日2004年8月25日 申請(qǐng)日期2003年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月5日
發(fā)明者吳慶生, 劉金庫(kù), 丁亞平 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)