PVP与表面活性剂混合模板对CaCO3结晶的调控作用.pdfVIP

PVP与表面活性剂混合模板对CaCO3结晶的调控作用

丁红霞;尹晓爽;杨文忠;唐永明

【摘要】聚乙烯吡咯烷酮(PVP)分别与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基

硫酸钠(SDS)组成混合模板,在CaCl2、Na2CO3体系中调控合成CaCO3晶体,考

察结晶温度对CaCO3晶体的影响.采用电导率法确定混合模板中表面活性剂的使

用浓度.通过扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)及X线衍射仪(XRD)

对晶体的形貌和结构进行表征.结果表明:SDS与CTAB结合到PVP长链上的浓度

分别为2.4和1.1mmol/L.在PVP-CTAB模板中,5℃时为方解石的层状CaCO3聚

集体,25℃时有部分球形球霰石出现,90℃时得到了棒状文石晶体.在PVP-SDS模板

中,5和25℃时均为方解石型球状CaCO3聚集体,90℃时得到棒状文石晶体.

【期刊名称】《南京工业大学学报（自然科学版）》

【年(卷),期】2011(033)004

【总页数】5页(P68-72)

【关键词】聚合物;表面活性剂;CaCO3结晶

【作者】丁红霞;尹晓爽;杨文忠;唐永明

【作者单位】南京工业大学理学院,江苏南京210009;南京工业大学理学院,江苏南

京210009;南京工业大学理学院,江苏南京210009;南京工业大学理学院,江苏南京

210009

【正文语种】中文

【中图分类】O614.23+1

CaCO3是自然界中广泛存在的一种生物矿物。在生物体内，CaCO3通过分子识

别、化学控制及空间约束作用被组装成特定的结构，从而具有特殊的光学和力学功

能[1－2]。受到生物矿化的启发，近年来，利用各种模板有效调控制备形貌、尺寸

和晶型可控的CaCO3成为这一领域的热点和难点[3－5]。在这些模板中，表面活

性剂与聚合物混合体系是人们应用的一种重要软模板。采用这种超分子自组装的结

构制备形貌可控的无机材料已有报道。如：Maria等[6]在十二烷基硫酸钠(SDS)-

聚氧乙烯(PEO)溶液中制备CuS;Cheng等[7]采用聚苯乙烯磺酸钠(PSSS)-十六烷

基三甲基溴化铵(CTAB)体系制备层状CdS;郭静等[8]利用双亲嵌段共聚物与SDS

或CTAB制备不同形貌CaCO3等。

聚乙烯吡咯烷酮(PVP)以其良好的溶解性、生物相容性、低毒性、成膜性作为模板

应用于很多无机物的制备中。笔者选用PVP与CTAB、SDS组成高分子聚合物与

表面活性剂的超分子体系。利用这种混合模板在不同的温度及不同的结晶时间条件

下调控CaCO3结晶，并对形成机制进行讨论。

PVP(Mw=58000)，美国AlfaAesar公司;SDS、CTAB、无水Na2CO3和无水

CaCl2均为分析纯。实验用水为二次蒸馏水。

DDS-11A型数显电导率仪，上海天达仪器有限公司;AVATAR370型红外光谱仪

(FT-IR)，美国NICOLET公司;JSM-6480型扫描电镜(SEM)，日本电子公司;DX-

2000型X线衍射仪(XRD)，中国丹东方圆仪器有限公司。

1.3.1PVP和SDS/CTAB混合溶液电导率测定

25℃时测定含有不同浓度的SDS和CTAB的PVP溶液的电导率。

1.3.2CaCO3沉积物制备

将一定量的PVP水溶液分别加入到50mL0.32mol/LCaCl2溶液和50mL0.32

mol/LNa2CO3溶液中，然后将一定浓度的SDS或CTAB加入到上述Na2CO3

溶液中，最后将CaCl2溶液与Na2CO3溶液快速混合，使混合后PVP的质量分

数为1%，SDS和CTAB的浓度为3.0mmol/L。混合液在5、25和90℃下恒温

搅拌1h后，将白色沉淀从母液中分离出来，抽滤并用蒸馏水洗涤数次，在40℃