羟基磷灰石超长纳米线的微波快速合成、形成机理及其性能研究

This project intends to investigate the microwave-assisted rapid synthesis, formation mechanism and properties of ultralong hydroxyapatite nanowires, including the screening and optimization of the chemical reaction systems, the optimization for microwave synthesis conditions and formation of ultralong hydroxyapatite nanowires, the regulation of the aspect ratio of ultralong hydroxyapatite nanowires and its influencing factors, the formation mechanism of ultralong hydroxyapatite nanowires in the microwave environment, the properties of ultralong hydroxyapatite nanowires and the influencing factors. It is proposed to explore the microwave-assisted rapid synthesis method based on the aqueous chemical reaction system, which is fast, efficient, energy-saving, low-cost and environment-friendly. The physicochemical properties of the as-prepared ultralong hydroxyapatite nanowires will be investigated, and the ways to control and optimize the properties of ultralong hydroxyapatite nanowires by adjusting experimental conditions will be explored. It will also explore the printing properties of the ultralong hydroxyapatite nanowire-based fire-resistant paper and its application in important paper documents.

羟基磷灰石是一种天然矿物质，也是人体骨骼和牙齿的主要无机成分，具有优异的性能，环境友好，在多个领域具有良好的应用前景。而羟基磷灰石超长纳米线作为一种新型柔性纳米材料在性能和应用方面具有独特的优势，但要实现高效、绿色、低成本的合成是一大难题和限制其应用的瓶颈。本项目拟研究羟基磷灰石超长纳米线的微波快速合成新方法、形成机理及性能，探讨微波快速合成羟基磷灰石超长纳米线所涉及的关键科学问题，包括微波化学反应体系的筛选和优化、微波合成条件对产物的影响、纳米线长径比调控及其影响因素、在微波环境中的形成机理、纳米线性能调控及影响因素等。探索高效、快速、节能、低成本和环境友好的纯水反应体系微波合成新方法。研究羟基磷灰石超长纳米线的物理化学性质及其调控优化的途径。探索羟基磷灰石超长纳米线制成的新型柔性耐火纸的打印和印刷性能及其调控和优化，探索其作为特种耐火纸用于重要纸质文件的可行性，为其应用打下良好的基础。

羟基磷灰石超长纳米线具有与骨无机化学成分的相似性、高生物相容性、良好的柔韧性和优异的力学性能等优点，有望应用于生物医学、耐高温和阻燃等多个领域。然而，由于在含有无机磷酸盐作为磷源的反应体系中存在游离的磷酸根离子，导致羟基磷灰石超长纳米线的形成过程难以控制。此外，羟基磷灰石超长纳米线的合成过程需要较长时间（通常几十小时）。本项目研究了羟基磷灰石超长纳米线的微波快速合成方法、形成机理及性能，探讨了微波快速合成羟基磷灰石超长纳米线所涉及的关键科学问题，包括微波化学反应体系的筛选和优化、微波合成条件对产物的影响、羟基磷灰石超长纳米线的长径比调控及其影响因素、羟基磷灰石超长纳米线在微波加热环境中的形成机理；探索了高效、快速、节能和环境友好的纯水反应体系微波合成方法；研究了羟基磷灰石超长纳米线的物理化学性质及其优化；探索了羟基磷灰石超长纳米线基功能材料的性能和应用。通过本项目的实施，发展了高效、快速、节能和环境友好的水溶液体系微波快速合成方法，合成出直径小于100纳米、长度大于100微米的羟基磷灰石超长纳米线；对微波加热快速合成羟基磷灰石超长纳米线的形成机理有了深入理解；阐明了微波快速合成羟基磷灰石超长纳米线的影响因素及其调控途径；研究了羟基磷灰石超长纳米线及其构建的功能材料的性能和应用。本项目的研究结果将对羟基磷灰石超长纳米线的微波快速合成以及羟基磷灰石超长纳米线基功能材料的应用具有指导作用。.通过本项目的实施，发表标注国家自然科学基金项目资助的论文36篇，发表论文的期刊包括Chemical Society Reviews, Advanced Energy Materials, Advanced Functional Materials, Chemical Engineering Journal, Small, ACS Applied Materials & Interfaces, Carbon, Nano Research, Energy & Environmental Materials, ACS Sustainable Chemistry & Engineering等。.出版了以微波合成纳米材料为主题的英文专著(Elsevier)。.申请发明专利3项，其中1项专利已获得授权。.在人才培养方面，培养博士4人，硕士3人。