PDF《温度对嵌段多肽控制合成 SiO2 的影响》

50 ℃ (a) full spectrum;

(b) expanded plot in the range from

1 950 to

1 350 cm-1 从5℃和

50 ℃条件下合成的未焙烧过的样品的 红外谱图分析发现,5 ℃条件下合成的样品在波数为

1 647 cm-1 和1550 cm-1 两处 (见图 2) 存在酰胺键Ⅰ和 酰胺Ⅱ键的特征吸收峰,而50 ℃条件下合成的样品在 波数为

1 648 cm-1 和1552 cm-1 两处(见图 3)也存在 酰胺Ι键和酰胺ΙΙ键的特征吸收峰. 在室温条件下合成样 品的红外谱图中,也在波数为

1 648 cm-1 和1542 cm?1 两处观察到了酰胺Ι键和酰胺ΙΙ键的特征吸收峰.这表 明,在室温

50 ℃和5℃条件下合成的样品均为双嵌段 多肽与二氧化硅形成的杂化体材料,且双嵌段多肽在

3 个产品之中的主要构象[13-14] 仍以 α-螺旋二级结构为 主.这也显示了在本实验的温度变化条件下,双嵌段多 肽在样品中存在的构象未发生明显的变化.对50 ℃ 和5℃条件下合成的样品进行 SEM 观察(见图 4) 可以看到,在低温

5 ℃条件下,合成的材料为蓬松的 絮状物;

在50 ℃条件下合成的样品则为细小的颗粒;

而先前室温条件下得到的材料呈不规则的块状[11] . 这 表明温度对合成材料的形貌有一定的影响. 温度对嵌段多肽控制合成 SiO2 的影响 第4卷第6期2009 年6月398 中国科技论文在线 Sciencepaper Online 图4经焙烧后二氧化硅样品的 SEM 图(a)

5 ℃;

(b)

50 ℃ Fig.

4 SEM images of calcined silica samples (a)

5 ℃;

(b)

50 ℃ 为了进一步研究所合成样品的微观结构, 对不同温 度条件下合成的样品做了透射电镜表征(见图 5) .从TEM 图片可以观察到,在不同的温度条件下所合成的 样品具有不同的内部形态. 与室温条件合成的具有纺锤 形和条形的复合空泡结构[11] 相比, 在5℃条件下合成的 样品内部具有很多长约为 20~40 nm,宽约为 5~10 nm 的高度聚集的纳米棒(见图 5(a)和(b)) .这是目前以聚 肽为模板控制合成无机材料的研究中还没有报道的. 这 一内部结构的形成可能归因于在较低温度

5 ℃条件下 多肽链的刚性增加, 在溶剂中的溶解度下降而缓慢自组 装形成 α-螺旋结构的聚集体(rod-like). 在这个缓慢聚集 过程中,在硅烷偶联剂的媒介作用下,二氧化硅前驱体 在这种棒状聚集体结构上成核生长, 因而所合成样品的 内部结构体现为纳米棒.在50 ℃条件下,所合成的样 品的内部形态为直径为 100~250 nm 的小球(见图 5(c) 和(d)) ,球的大小不一.这是因为当温度升高到

50 ℃ 以后,多肽链的柔性增加,链与链之间的运动加强, 互相缠绕卷曲,最后聚集组装成球状结构.在多肽进 行自组装的过程中,由于硅烷偶联剂的媒介作用,二 氧化硅前驱体与多肽协同作用,形成了球状胶粒,该 胶粒继续生长形成纳米球.而室温条件下制备的样品 在TEM 下可以观察到很有趣的由纳米空泡结构组成 的纺锤形纳米棒[11] .这与过去大量文献所报道的多肽 自组装形态对温度的敏感性是相符的.这一研究结果 也表明,在多肽仿生合成体系中,调节温度是获得有 趣纳米结构的有效手段. 图5经焙烧后二氧化硅样品的 TEM 图(a)(b)

5 ℃;

(c)(d)

50 ℃ Fig.

5 TEM images of calcined silica samples (a)(b)

5 ℃;

(c)(d)

50 ℃ 图6经焙烧后二氧化硅样品的氮气吸附-脱附图 (a)

5 ℃;

(b)

50 ℃ Fig.

6 N2 adsorption-desorption isotherm of calcined silica samples (a)