環糊精和雞蛋殼膜對碳酸鈣晶型的影響
2016-01-01 00:00:00孫宏元蔡訓志陳東李丹白燕
科技創新與應用 2016年3期
摘 要：以雞蛋殼膜控制離子的擴散速度，β-環糊精（CD）為模板，考察雞蛋殼膜朝向和CD濃度對碳酸鈣晶型的影響。希望對相關工作提供參考。
關鍵詞：碳酸鈣；β-環糊精；雞蛋殼膜
碳酸鈣（CaCO3）是一種重要的礦物，在生物礦化和工業生產上都有重要的應用[1]。張秀英等[2-3]發現純水中生成的是方解石，而β-環糊精（CD）水溶液中則生成文石型晶體。Masakazu Takiguchi等[4]在蛋殼膜上得到了花狀的碳酸鈣。姚佳良等[5]利用雞蛋殼膜控制反應物的擴散速度在殼膜外表面得到由片狀粒子組成的CaCO3晶體，在殼膜內表面得到由小粒子組成的多面體CaCO3晶體。文章以雞蛋殼膜控制離子的擴散速度，β-環糊精為模板，考察雞蛋殼膜與CD的協同作用對碳酸鈣晶型的影響。
1 實驗部分
將含有不同濃度CD的CaCl2溶液，倒入試管中，用雞蛋殼膜覆蓋試管口且內膜朝向CaCl2溶液（與蛋清相連的為內膜，與蛋殼相連的為外膜）。在大燒杯中倒入Na2CO3溶液，再將試管懸空倒立于燒杯中，一定溫度下反應32小時。去離子水、無水乙醇各洗滌三次，放入真空干燥箱中干燥三小時。改變雞蛋殼膜的朝向，重復上述操作。
樣品在傅立葉變換紅外光譜儀（FTIR，IRAffinity-1）上測試，固體KBr壓片（掃描范圍4000-400cm-1，掃描次數10次，分辨率4cm-1）。
2 結果與討論
2.1 CD濃度的影響
據CaCO3晶體的標準紅外譜圖，方解石型CaCO3晶體的FTIR譜特征峰為876cm-1和712cm-1；球霰石型CaCO3晶體的特征峰為876cm-1和745cm-1[6]；文石型CaCO3晶體的特征峰為854cm-1、710cm-1和700cm-1。圖1是溫度為34℃時，不同濃度的CD溶液中得到的CaCO3晶體的紅外光譜圖（內膜朝向CaCl2溶液）。無CD時，在873.7cm-1、852.5cm-1和713.7cm-1有強吸收峰，表明該條件下形成的CaCO3晶體是以方解石為主并且存一定量的文石；加入CD（1.0×10-5mol·dm-3）時，形成的CaCO3晶體是以文石為主并且存在方解石。當濃度為2.0×10-5mol·dm-3、5.0×10-5mol·dm-3時，形成的CaCO3晶體是方解石、文石和球霰石三者的混合晶體。
2.2 雞蛋殼膜朝向的影響
圖2（A）是溫度為39℃，無CD溶液時，雞蛋殼膜朝向不同的CaCO3的紅外光譜圖。在外膜朝向CaCl2溶液時得到的CaCO3主要是文石型，而在內膜朝向CaCl2溶液時形成CaCO3主要是方解石型。當CD濃度為3.0×10-5mol·dm-3時（圖2（B））也有類似的結果。
3 結束語
無CD時，形成的碳酸鈣主要是方解石型，加入CD后主要是文石型，在CD濃度較大時，出現了球霰石型碳酸鈣。外膜朝向CaCl2溶液時得到的CaCO3主要是文石型，而在內膜朝向CaCl2溶液時形成CaCO3主要是方解石型。
參考文獻
[1]Nicole Gehrke，Helmut Clfen，Nicola Pinna， et al.Superstructures of Calcium Carbonate Crystals By Oriented Attachment[J].Crystal Growth Design，2005，5（4）：1317-1319.
[2]張秀英，廖照江，楊林，等.β-環糊精與碳酸鈣結晶的相互作用[J].化學學報，2003（1）：69-73.
[3]Lin Yang，Xiuying Zhang，Zhaojiang Liao， et al.Interfacial Molecular Recognition Between Polysaccharides and Calcium Carbonate During Crystallization[J].Journal of Inorganic Biochemistry，2003，97（4）：377-383.
[4]Masakazu Takiguchi，Koichi Igarashi，Masayuki Azuma， et al.Flowerlike Agglomerates of Calcium Carbonate Crystals Formed on an Eggshell Membrane[J].Crystal Growth Design，2006，6（12）：2754-2757.
[5]姚佳良，王衛偉.利用殼膜制備碳酸鈣及形成機理研究[J].山東理工大學學報（自然科學版），2009（1）：21-24.
[6]王秀珍，王美云，郝海燕，等.半透膜作用下碳酸鈣仿生材料的制備[J].曲阜師范大學學報（自然科學版），2008（2）：69-73.
作者簡介：孫宏元（1981-），男，山東萊陽人，博士，講師，研究方向為綠色有機化學，超分子化學。
