第五章无机材料仿生合成技术
无机仿生合成材料-陈程成
仿生蝙蝠造出雷达
长颈鹿的血液循环系 统为人类的载人航天 事业起到了至关重要 的作用
随着人们对材料性能的要求越来越 高：材料的流动与运输行为、吸附性能、 催化活性、分离效率、粘附性能、声学 性能、热学与传质性能。
仿生合成技术简介
• 仿生：通常指模仿或利用生物体结构，生 化功能和生化过程的技术。把这种技术用 到材料设计，或用天人生物合成的方法获 得所需要的材料，如制备具有蜘蛛牵引丝 强度的纤维；具备具有海洋贝类韧性的陶 瓷或贝类结构的复合材料等。 • 仿生合成：模仿生物矿化中无机物在有机 物调制下形成过程的无机材料合成，又叫 做有机模板法
陈程成
人类探索自然的历程经历了数 千年, 然而至今仍然不能对生命的 运作施加任何控制。人体内的细胞 按照遗传既定的程序运做着。这种 自发性从6 亿年前的单细胞组合开 始, 造就了海藻、水母、昆虫、鸟 兽, 直至人类这样的多细胞生物体 ，生物化石等等。因而就激发了今 天的人类仿造天然的灵感。
人造关节
（2）固体基底对结构的影响 基底与表面活 性剂分子间作用力不同，会影响被吸附的表 面活性剂层的结构。生物矿化过程中，有机 基质对无机相沉积的晶体形状并无决定作用， 它与无机离子和有机模板间的相互作用诱导 了无机晶体的进而确定了对晶体的生长形态 与方向。
表面活性活性分子与无机离子间作用机理
人们利用无机仿生合成方法制备了纳米微粒、薄膜、 涂层、多孔材料、和具有与天然生物矿化相似的复 杂形貌的无机材料。
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液晶模板
微乳液模板
1.利用表面活性剂在溶液 中形成反相胶束、微乳或 囊泡，这相当于生物矿化 中有机大分子的与组织。
（途径）
2.利用表面活性剂在溶液表 面自组装形成 L-B单层膜或 在固体表面用（L-B）技术 形成L-B膜
第五章仿生材料无机合成讲诉
多的多功能无机材料将会诞生。
11/17/2018
二、仿生材料概念
仿生材料是参照生命系统的式样和器官
材料的规律而设计制造的人工材料。
11/17/2018
三、生物矿化
• 分为四个阶段： • 1 有机大分子预组织。在矿物沉积前构造一个有组织的反应 • 2 界面分子识别。在已形成的大分子组装体的控制下，无机物从溶液中，在 有机/无机界面上成核。分子识别表现为有机大分子在界面处通过晶格几何 特征，静电式互相作用，极性、立体化学因素、空间对称性 和基质形貌等 方面影响和控制无机物成核的部位、结晶物质的选择、晶型。取向和形貌。 • 3 生长调制。无机相经过晶体生长进行组装得到亚单元，同时形态、大小、 取向和结构受到有机分子组装体的控制。 • 4细胞加工。在细胞参与下亚单元组装成高级结构。该阶段是造成天然生物 矿化材料与人工材料差别的主要原因。
（3）蝙蝠——雷达
（4）苍蝇——航天事业
令人讨厌的苍蝇和宏伟的航天事业，似 乎是牛马不相及，但科学家注意到声名 狼藉的“逐臭之夫”──苍蝇，却有着 惊人的嗅觉：它们能在很远的地方发现 微乎其微的气味。苍蝇的嗅觉感受器分 布在触角上，每个感受器是一个小腔， 它与外界相通，含有感觉神经元的嗅觉 杆突入其中。由于每个小腔内都有上百 个神经元，所以这种感受器非常灵敏。 用各种化学物质的蒸气作用于苍蝇的触 角，从头部神经节引导生物电位时，可 记录到不同气味的物质产生的电信号， 并能测量出神经脉冲的振幅和频率。认 识了苍蝇嗅觉器官的奥秘之后，科学家 们得到了启发，他们利用苍蝇嗅觉灵敏、 快速的特性，仿制成了十分灵敏的小型 气体分析仪。这种仪器现已装置在航天 飞船的座舱内正为揭示宇宙奥秘而工作。 小型气体分析仪也可用来测量潜水艇和 矿井里的有毒气体，以便及时发出警报。
无机材料合成方法
无机材料合成方法
1. 嘿，你知道固相合成法吗？就好像搭积木一样，把不同的固体物质放在一起，经过一定条件，它们就神奇地变成新的无机材料啦！比如说制造陶瓷，那可真是个神奇的过程呀！
2. 液相合成法也很有趣哦！想象一下把各种物质溶解在液体里，就像调魔法药水一样，然后会产生意想不到的变化呢。
好比制作一些特殊的溶液，然后就能得到我们想要的无机材料啦，多有意思呀！
3. 气相合成法呢，类似于让气体们来一场奇妙的聚会。
它们在特定条件下相互作用，哇塞，新的无机材料就诞生了！就像某种神秘的气体仪式，是不是很神奇？
4. 水热合成法呀，就如同让材料在温暖的水中成长发育。
比如合成水晶的时候，不就像在温水里孕育出美丽的宝物吗？
5. 溶胶-凝胶法，这可是个精细活儿呢。
就好像用胶水一点点塑造出精致的作品，通过这种方法可以得到很特别的无机材料哟，你不想试试看吗？
6. 燃烧合成法听起来就很刺激吧！就像一场热烈的火焰派对，快速地产生新的无机材料。
好比快速燃烧出一些独特的化合物，多带劲呀！
7. 微波合成法，可不是微波炉那么简单哦！它就像用微波给材料施魔法一样，快速又高效。
就像一下子让材料变得不一样了，是不是超厉害？
8. 电化学合成法，岂不是和电打交道？没错呀，就像电赋予了材料新的力量一样。
像在进行一场电子的舞蹈，从而合成无机材料，很神奇吧！
9. 仿生合成法，简直就是模仿大自然的杰作呀！仿照生物的结构和原理来合成无机材料，多酷呀。
就像向大自然这位大师学习，能创造出好多新奇的东西呢！
我的观点结论就是：无机材料合成方法真是五花八门，各有各的奇妙之处，每一种都值得我们去深入探索和了解呀！。
无机合成技术
无机合成技术无机合成技术是一种重要的化学工艺，它通过人工手段合成无机化合物。
无机合成技术在许多领域中都有广泛的应用，如材料科学、医药化学、能源开发等。
本文将探讨无机合成技术的原理、应用以及未来发展方向。
一、原理介绍无机合成技术是通过组织无机分子之间的反应，生成新的无机化合物。
这种技术涉及到多种化学反应，其中最常见的是还原、氧化、配位以及沉淀反应。
这些反应可以在高温、高压或特定催化剂的存在下进行，以实现无机化合物的合成。
在无机合成技术中，化学反应的条件是至关重要的。
例如，在高温和高压条件下，一些物质的化学性质会发生明显的变化，从而导致新的无机化合物的生成。
此外，选择合适的催化剂也可以促进反应的进行，提高合成效率。
二、应用领域1. 材料科学无机合成技术在材料科学领域中有着广泛的应用。
例如，通过无机合成技术可以合成具有特定功能的纳米材料，如金属纳米颗粒、氧化物纳米线等。
这些纳米材料在光电子学、催化剂和新能源等领域具有重要的应用前景。
2. 医药化学无机合成技术在医药化学中也发挥着重要作用。
通过无机合成技术可以合成具有特定活性的无机化合物，用于制备药物，治疗疾病。
例如，抗癌药物顺铂就是通过无机合成技术合成的。
3. 能源开发无机合成技术在能源开发领域也有着广泛的应用。
例如，通过无机合成技术可以合成高效的催化剂，用于燃料电池和光催化等能源转化过程。
此外，无机合成技术还可以合成新型能源材料，如锂离子电池的正极材料。
三、发展趋势随着科技的不断进步，无机合成技术也在不断发展。
未来，无机合成技术有以下几个发展趋势：1. 绿色合成绿色合成是无机合成技术发展的重要方向之一。
绿色合成是指在无机合成过程中尽可能减少或消除对环境的污染。
例如，采用可再生能源作为能源来源，使用非毒性的催化剂等。
绿色合成的发展将在保护环境的同时提高合成效率。
2. 纳米材料的合成纳米材料的合成将成为无机合成技术的重要研究方向。
纳米材料具有特殊的物理和化学性质，在材料科学、医药化学和能源开发等领域具有广泛的应用前景。
材料科学中的仿生材料合成
材料科学中的仿生材料合成在材料科学领域，仿生材料合成是一种既受到关注又备受挑战的研究方向。
仿生材料合成通过模拟自然界中生物组织的结构和功能，设计和合成具有类似特性的人工材料。
这种合成方法旨在利用生物学的原理和物理学的规则，探索出新型材料的制备方法，从而提高材料性能和功能。
材料科学中，仿生材料合成涉及到多个学科的知识，如生物学、化学、物理学和工程学等。
首先，研究人员需要深入了解自然界中的生物材料及其结构特点。
例如，蜻蜓翅膀上的纳米结构能够使其表面具有超疏水性和自清洁功能，这种结构就可以用于制备具有相似性能的超疏水性材料。
然后，研究人员需要将这些结构特点应用到人工合成材料的设计和合成中。
这个过程不仅需要合适的材料选择，还需要精确的合成方法和控制条件。
最后，研究人员需要对合成的仿生材料进行性能和功能的测试和评估。
在仿生材料合成中，有几个重要的方向值得关注。
首先，生物陶瓷材料合成是一个热门研究方向。
生物陶瓷材料是一类具有类似骨骼结构和功能的材料，广泛应用于骨科和牙科领域。
研究人员利用仿生材料合成的方法，模仿骨骼组织的微观结构和化学成分，设计合成具有良好生物相容性和机械强度的生物陶瓷材料。
这些材料在人体内能够与骨骼组织紧密结合，促进骨骼修复和再生。
第二个重要的研究方向是仿生纳米材料合成。
纳米技术已经成为材料科学研究领域的热点之一。
研究人员通过模仿自然界中的生物纳米结构，设计和制备具有特定功能和性能的纳米材料。
例如，利用仿生材料合成的方法，可以合成出具有纳米毛细管效应的纳米材料，从而实现药物的定向输送。
这些仿生纳米材料在医学和能源领域具有广阔的应用前景。
第三个重要的研究方向是仿生人工肌肉合成。
仿生人工肌肉是一种可以模仿人体肌肉组织的机械性能和运动特性的材料。
研究人员通过合成具有类似结构的弹性材料，实现类似于人体肌肉的收缩和松弛运动。
这种仿生人工肌肉可以应用于机器人、仿生假肢和生物医学器械等领域，提高设备的性能和功能。
无机合成原理及技术
无机合成原理及技术无机合成原理及技术无机合成是指通过化学反应使一种或多种无机物在一定条件下合成新的无机物的化学反应过程。
无机合成广泛应用于矿物学、地球化学、生态学、材料科学、工业药品生产和材料学等领域。
它是现代科技和社会发展的重要组成部分之一。
一、无机合成原理无机合成原理涉及了无机化学各个领域，主要可以从化学官能团、化学键和反应机理三个方面来进行讨论。
1. 化学官能团原理无机合成的化学官能团原理主要涉及了无机物中的离子（阳离子、阴离子）和桥配体（分子中两个或多个原子的配位点上配位取代的化学物质）等。
通过这些离子和配体的反应，可以得到新的无机物。
阳离子和阴离子的反应通常是直接组成盐或离子络合物。
例如，硝酸铜和氯化铁反应后可以得到硝酸铁和氯化铜：Cu(NO3)2 + FeCl3 → Fe(NO3)3 + CuCl2分子内配位取代的化学物质如果具有桥配性，将能促使化学反应的进行。
例如，二价的硫化物离子（S2-）在配位时可与两个质子配位形成硫氢盐，而氧化物离子则可以强烈协同桥配M（ox）2，如BaM（ox）2（M指金属离子）。
2. 化学键原理在无机化学反应中，形成化学键是至关重要的。
在不同的反应条件下，使用不同类型和性质的反应试剂可形成不同种类的化学键，以此来合成不同种类的无机物。
在利用化学键原理进行无机合成时，我们通常会碰到这样的情况：一个阳离子和一个阴离子之间，由于一种离子间作用力的存在（静电力）将会形成一种带电的复合物。
这种离子间作用力，通常会在化学反应中扮演重要的角色。
例如在硫酸钠和硝酸银反应时：Na2SO4 + AgNO3 → Ag2SO4 + 2NaNO3硫酸根离子与银离子反应之后，在产物中形成了银硫酸盐沉淀，而硝酸根离子则与钠离子结合形成了稳定的溶液。
3. 反应机理原理在无机化学反应过程中，反应机理通常具有很大的影响。
不同的反应机理可能会导致不同类型的反应产物，或者同一组反应试剂在不同反应条件下，可能会导致不同的反应机理。
无机材料合成与制备课件
2. 将硅酸乙酯、乙醇和氨水按一定比例混合，搅拌均匀。
实验一：溶胶-凝胶法制备二氧化硅薄膜
3. 将混合液滴加到玻 璃基板上，放入烘箱 中加热至一定温度。
5. 观察和测试二氧化 硅薄膜的形貌和性能 。
4. 取出玻璃基板，用 去离子水冲洗，晾干 后进行热处理。
无机材料合成与制备课件
• 无机材料概述 • 无机材料合成方法 • 无机材料制备技术 • 无机材料合成与制备的研究进展 • 无机材料合成与制备的前景与挑战 • 无机材料合成与制备实验课程设计
01
无机材料概述
无机材料的定义与分类
无机材料定义
无机材料是指不含碳元素的化合物或 单质，主要由无机化合物组成的一类 材料。
实验二：化学气相沉积法制备氮化硅薄膜
01 实验步骤
02
1. 准备试剂和仪器，如硅烷、氨气、氢气、氮气、反
应腔等。
03
2. 将反应气体按一定比例通入反应腔中，加热至一定
温度。
实验二：化学气相沉积法制备氮化硅薄膜
3. 保持反应一定时间，使反应 物在基材表面沉积形成薄膜。
4. 停止反应，取出基材，进行 后处理。
5. 观察和测试氮化硅薄膜的形 貌和性能。
实验三：物理气相沉积法制备钛合金薄膜
实验目的
通过物理气相沉积法合成钛合金薄膜，了解 物理气相沉积法的合成过程和原理，掌握钛 合金薄膜的制备技术。
实验原理
物理气相沉积法是一种常用的材料合成方法 ，通过将金属蒸发或溅射成原子或分子，在 基材表面沉积形成薄膜。钛合金薄膜具有高 强度、耐腐蚀等特性，常用于航空、化工等 领域。
05
无机材料合成与制备的前景与挑战
无机材料的仿生合成_毛传斌
收稿:1997年9月 *通讯联系人无机材料的仿生合成毛传斌* 李恒德 崔福斋 冯庆玲 王 浩(清华大学材料科学与工程系 北京100084)摘 要 生物矿化重要的特征之一是细胞分泌的有机基质调制无机矿物的成核和生长,形成具有特殊组装方式和多级结构特点的生物矿化材料(如骨、牙和贝壳)。
仿生合成就是将生物矿化的机理引入无机材料合成,以有机物的组装体为模板,去控制无机物的形成,制备具有独特显微结构特点的无机材料,使材料具有优异的物理和化学性能。
仿生合成已成为无机材料化学的研究前沿。
本文综述了无机材料仿生合成的发展现状。
关键词 无机材料 仿生合成 生物矿化Biomimetic Synthesis of Inorganic MaterialsMao Chuanbin Li Hengde Cui Fuzhai Feng Qingling W ang Hao(Depa rtm ent o f Ma teria ls Science &Engineering ,Tsing hua Univ ersity,Beijing 100084,China)Abstract The mo st im po rta nt aspects in bio mineraliza tion a re the controlled nucleatio n and g row th of ino rg anic minerals from aqueous solutio ns under the mediatio n o f o rganic ma trix secreted by the cell ,a nd the forma tion of the biomineralized ma terials (bo ne ,teeth ,shell etc .)with the hierarchical structure and special assembly .B iomimetic synthesis inspired by the biomineralizatio n inv olv es the contro lled forma tion of ino rganic m aterials with o rg anic assembly as tem plate,and the productio n of inorga nic ma terials w ith specia l micro structure and ex cellent physical and chemica l pro perties .B iomimetic synthesis has no w beco me a promising field in ino rganic materials chemistry research.The resea rch status o f bio mimetic synthesis of inorg anic materials is review ed.Key words ino rg anic m aterials ;bio mimetic sy nthesis ;biomineralizatio n一、引 言生物矿化是指在生物体内形成矿物质(生物矿物)的过程。
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形成MCM-41的可能途径
1994 年，Stuck等用与合成 M41S时完全相同的阳离子表面活性剂作 模板剂在强酸 (HCL) 介质中，在温室合成了中孔 MCM-41 分子筛，其
合成机理的两种可能途径如图5-1所示（MCM-41见第4篇第18章）。
图5-1形成MCM-41的可能途径
有的文献将途径1命名为转录合成中的预组织液晶模板。途径2即为协同合成中的液晶 模板。
234,PO 4，COO-等
5.2仿生合成的实例
5.2.3薄膜和涂层的合成
3
典型合成方法 自组装膜技术 逐层组装技术
近年发展起来的逐层组装技术 主要是以静电作用力为自组装的驱 动力，而20世纪80年代自组装膜的 制作主要基于成膜分子与基片之间
及成膜分子相互形成共价键。
聚电解质多层膜逐层组装过程及结构如图5-5所示
基材料，再放回合成母液中进行温和（150℃）
水灼热处理，使孔径发生扩张（3-7nm之间变 化），在母液中的碱性条件下孔隙之间二氧化 硅“墙壁”中的部分物质被溶解下来，这些可 溶性物种被输送到具有高度表面曲率的区域重 新沉积下来，最终导致墙壁发生重构使得孔径 扩大。
5.2仿生合成的实例
5.2.1多孔材料的合成——变形重构
技术二
薄膜 涂层
仿生 合成
5.2仿生合成的实例
5.2.3薄膜和涂层的合成
1
典型合成方法 自组装膜技术 逐层组装技术
薄膜和涂层的仿生合成的一种典型方法是： 使基片表面带上功能性基团（表面功能），然 后浸入过饱和溶液，无机物在功能化表面上发
生异相成核生长，从而形成薄膜或涂层。表面
功能化的基片即相当于生物矿化中预组织的有 机大分子模板。生物矿化中促使表面成核的大 分子包含阴离子基团。这些功能团可以将可溶
5.2仿生合成的实例
5.模板 合成
TEOS的油溶液和CTAB的水溶液混合
成水包油型乳浊液（乳胶）。CTAB富
集在油/水界面以稳定乳胶。TEOS在界 面处发生水解缩聚形成多孔SiO2空球。 他们还用类似方法合成50-1000um长的 多孔纤维，厚10-500um和直径10cm的 薄片。
有机大分子预组织。在 矿物沉积前构造一个有 组织的反应环境。
生长调剂。无机相通过晶 体生长进行组装得到亚单 元，同时，形态，大小， 取向和结构受到有机分子 组装体的控制。
3 4
细胞加工。在细胞参与 亚单元组装成高级的结 构，该阶段是造成天然 生物矿物矿化材料与人 工材料差别的主要原因。
生物矿化过程中的启示
这四个方面给无机复合材料的合成
指出了重要的途径，即先形成有机物的 自组装体，无机先驱物在自组装聚集体 与溶液相界面处产生化学反应，在自组 装体的模板作用下，形成无机/有机复合
体，将有机模板去除（干燥，萃取，溶
解和煅烧）后即可得到有组织的具有一 定形状的无机材料。
仿生合/有机模板法/模板合成的定义
A
1
液晶模板
液晶模板
1992年，美国Mobil公司
Beck,Kresge等首次在碱性介质中用阳离子表
面活性剂作模板，水热晶化（100-150℃）硅
酸盐或铝酸盐凝胶，一步合成具有规整孔道结 构和狭窄孔径分布的新型中孔分子筛系列材料 （直径1.5-10nm)，记作M41S。而且孔的大小 可以通过改变表面活性剂烷基链长或添加适当 溶剂加以控制。
5.2仿生合成的实例
5.2.2纳米材料的合成
3
合成途径一 合成途径二 合成案例
朱荣等利用LB方法制备了硬脂 酸镉多层L-B膜，通过将其与硫化 氢气体反应，在L-B膜中生成了直 径为2nm的硫化镉纳米微粒/L-B膜
符合材料。
5.2.3薄膜和涂层的合成 薄膜和涂层的合成
薄膜和涂层的合成的技术分类
技术一
纳米超晶格结构的薄膜已有各种制作方法，如 SolGel 法，化学气相沉积法（ CVD ）等，但这些方法的 应用也会受到一定的限制，而且对超薄膜的厚度及 多层结构很难做到纳米水平的控制。自组装膜技术 就有可能提供一个制作纳米超薄膜的更为简捷的途 径。
自组装膜的应用前景
自组装膜在光电子学和电
子器件，非线性光学，磁 性材料，分子器件，生物
图5-2 多孔材料的仿生合成机理示意图
SiO2分子筛的基本原理
更直观的仿生合成SiO2分子筛的基本原理，如上图 5-2
5.2仿生合成的实例
5.2.1多孔材料的合成——微乳液模板
2
微乳液 模板 合成
微乳液模板 水包油型乳浊液也
被用作模板，仿生合成多孔SiO2球。 Schacht等以CTAB为阳离子表面活 性剂,TEOS为SiO2前驱物，己烷为 油相，得到直径为1-10um的中空多 孔球。
技术，生物医学，传感器
技术及分离技术等领域都 有着广阔的应用前景。
5.3小结
Duang!Duang!Duang!
小结
利用有机大分子 作模板剂控制纳米材 料的结构是近年来 Sol-Gel化学反应新 动态，通过调变聚合 物的大小和修饰胶体 颗粒表面能更有效地 控制材料的结构性能。
纳米材料合成技术正朝 分子设计和化学“裁剪”方 向发展，。人们根据功能和 性能的要求对结构和表面性 质进行修饰，按照一定方式 经过“裁剪”，合成出预期 的骨架结构和功能材料，利 用仿生技术制备出形态和结 构复杂多样的纳米材料。
5.2仿生合成的实例
5.2.1多孔材料的合成——变形重构
3
变形重构 过程 意义
变形重构是指经共组合材料复 制产生的无机材料通过与周围反应 介质的相互作用而发生进一步变化，
从而导致材料新的形态花样。
5.2仿生合成的实例
5.2.1多孔材料的合成——变形重构
3
变形重构 过程 意义
将经由液晶模板协同合成得到的中孔硅
这种逐层处理的过程很简单，大体包括如下的步骤
基片处理①→吸附聚阴（阳）离子②→吸附聚阳（阴）离子③→重复②和③
逐层组装技术介绍
这种逐层组装技术用来制备以无机纳米粒子与聚电 解质组成的符合纳米结构多层膜也是相当简便的。 R.Claus 及其同事制作的 TiO2/ 聚合物多层膜具有厚 度随层数均匀增加，结构完整的特点。 这种制膜技术的关键是制得带特定电荷的能长时间 稳定的无机纳米粒子的胶体溶液。用类似的方法他 们还制得了矫顽力极低的纳米Fe3O4/聚合物多层膜。
尽管目前这些合成机 理尚有待进一步证实和探 索，但是相信不久的将来， 通过软化学途径，更多的 功能纳米材料将诞生，并 由此影响人类的生活方式。
有机物对无机物的形成起模板作用（结构
导向作用），使无机物具有一定的形状， 尺寸，取向和结构，这一合成原理同样可 以用于指导人们合成具有复杂形态的无机 材料.
生物矿物化可以分为四个阶段
2 1
界面分子识别。在已形成的大 分子组装体的控制下，无机物 从溶液中，在有机/无机界面上 成核，分子识别表现为有机大 分子在界面处通过晶格几何特 征，静电势相互作用，极性， 立体化学因素，空间对策和基 质形貌灯方面影响和控制无机 物成核的部位，结晶物质的选 择，晶型，取向及形貌。
5.2.2纳米材料的合成
1
合成途径一 合成途径二 合成案例
纳米微粒的仿生合成途径主要 有两类。一是利用表面活性剂在溶 液中形成反相胶束，微乳或泡囊， 这相当于生物矿化中有机大分子的
预组织。
5.2仿生合成的实例
5.2.2纳米材料的合成
2
合成途径一 合成途径二 合成案例
二是利用表面活性剂在溶液表面自组装形成 Langmuir,单层膜或在固体表面用Langmuir-Blodget （L-B）技术形成L-B膜，利用单层膜或L-B膜的有序 模板效应在膜中生长纳米尺寸的无机晶体。 Langmuir膜与L-B膜中的表面活性剂头基与晶相之间 存在立体化学匹配，电荷互补和结构对应等关系， 从而影响晶体颗粒的形状，大小，晶型和取向等。 目前已合成了半导体，催化剂和磁性纳米粒子。
5.1无机材料的生物合成
2
研究方向 生物矿化
原理
为了实现人工合成的无机材料的形态 复杂多样化，人们把目光转向经过了长年 进化过程的，具有合成各种复杂生物矿物 能力的生物体系，生物矿化是指在生物体
内形成矿物质（生物矿物）的过程。
5.1无机材料的生物合成
3
研究方向 生物矿化
原理
生物矿化中，由细胞分泌的自组装的
3
变形重构 过程 意义
这一结果不仅提供了一个改变 中孔分子筛孔径大小的途径，而且
模拟了某些生物矿物在生长，修补
和变形过程中发生的溶解——在沉 积过程，因而有助于理解生物体中 重构的复杂过程。
5.2.2纳米材料的合成 纳米微粒
纳米微粒的仿生合成途径主要有两类。
途径一
途径二
纳米 微粒
仿生 合成
5.2仿生合成的实例
性的离子前驱物结合到有机基体表面促使表面
成核。
5.2仿生合成的实例
5.2.3薄膜和涂层的合成
2
典型合成方法 自组装膜技术 逐层组装技术
目前自组装膜技术日趋成完善，适用范围越来越广。 较简单的是自组装单层法，它广泛应用于金属和氧化物 表面，自组装单层是指与基体实现化学结合的有机单分 子层。广泛应用于形成SAM的有机物是带活性头基X的 三氯硅烷，Cl3Si(CH2)NX,X可为SO 带电基团。 自组装膜单层厚度为零点几纳米至数纳米，且厚度 均匀，结构完好。自组装膜另一突出优点是能够应用逐 层组装技术对膜的组成，结构及厚度进行分子水平的控 制。
B
C
D
这种模仿生物矿化中无机物在有机物调剂下形成过程
的无机材料合成，称为仿生合成，也称为有机模板法或模 板合成。目前已经利用仿生合成方法制备了纳米微粒，薄 膜，涂层，多孔材料和具有与天然生物矿物相似的复杂形 貌的无机材料。
5.2仿生合成的实例