本项目涉及具有复杂形态、多级结构的多孔二氧化硅材料的仿生合成及其合成机理的核磁共振研究。拟合成具有双亲特性的嵌段共聚多肽,如不同聚合氨基酸长度比的聚丙氨酸-聚赖氨酸,聚赖氨酸-聚半胱氨酸,聚丙氨酸-聚赖氨酸-聚丝氨酸等双或三嵌段共聚物,并利用其自组装所形成的纳米结构为模板,在以硅酸溶液、硅溶胶为硅源的体系中,在室温、中性pH条件下仿生合成具有有序多级结构、复杂形貌的二氧化硅材料。以H-1,H-2,C-13,N-14,Si-29 NMR研究合成体系中有机模板-无机离子(粒子)间的相互作用、相转变和共组织过程,研究合成的二氧化硅固体材料中多肽的聚集状态,有机-无机界面的结构,考察嵌段共聚多肽的组成、结构变化与合成产物结构、形态的关联。本项目对于温和条件下有序结构、复杂形貌二氧化硅材料的仿生合成、硅生物矿化机理的研究有重要理论和实际意义。
复杂形貌及多级结构的孔材料具有重要的应用前景。本项目涉及具有复杂形态、多级结构的多孔二氧化硅及金属氧化物的自组装合成及其机理研究1)提出了一种动态自组装合成多级结构介孔材料的新方法,先将阴离子酰基氨基酸表面活性剂酸质子化作为乳液油相,在合成过程中,表面活性剂从油相动态释放、输运扩散并与硅源自组装为复杂形貌的多级介孔结构。2)合成了不同氨基酸组成的嵌段共聚多肽,研究了其自组装纳米结构及以其作为模板合成了多孔二氧化硅。3)以非手性表面活性剂合成了超螺旋结构的介孔分子筛MCM-41纳米纤维;研究了在室温、近中性条件下介孔分子筛的合成及形貌控制。4)提出了氨基酸小分子控制的具有多级纳米结构介孔金属氧化物的水热合成方法,得到了以金属氧化物纳米颗粒为结构单元的介孔多级纳米结构。5)以固体核磁共振方法(偶极滤波和自旋扩散等方法)研究了嵌段共聚物P123的固相相分离造成的纳米结构尺度;以固体二维多量子核磁共振方法研究了改性分子筛中的各种铝存在状态,认为扭曲四配位铝是骨架脱铝过程的过渡状态。本项目对于有序结构、复杂形态的二氧化硅及金属氧化物材料的合成、生物矿化机理的研究有重要理论和实际意义。