基于LDHs的生物分子有序组装及红外辐射性能研究

利用成核/晶化隔离、超声波共沉淀等方法制备粒径可控的纳米LDHs，并对其进行表面有机化，通过选择控制层板金属离子比例、层间阴离子、电荷密度等，在纳米尺度上调控LDHs的结构参数和性质，利用化学修饰及引入手性分子等方式调变生物驻极体分子的驻极特性，利用纳米LDHs主体与生物驻极体分子客体之间的匹配、相容性、有序性和分子识别能力，实现生物分子模板诱导有序组装。研究纳米LDHs层板组成、层板电荷密度、组装方式等对客体生物驻极体分子或其他生物手性分子的协同作用，获得非手性主体-手性或生物驻极体分子间客体的相互作用模型和组装机理。研究层状纳米LDHs层间限域纳米空间与组装生物分子间的相互作用及其介电性能，明确红外辐射性能与生物驻极效应、电极化过程、电荷密度之间的构效关系及其纳米生物电效应。这种独特纳米生物分子有序组装材料将具有特殊的光、电、磁性能和化学特性，在军用和民用上均有潜在的经济和社会效益。

本项目利用水热法、共沉淀法和超声模板法制备可控的纳米铝基LDHs和分级结构的铝基LDHs，并对其表面进行改性。通过选择控制层板金属元素和层间阴离子的种类，制备系列含有半导体元素In的LDHs和Co-Fe LDHs，并将乳酸根和醋酸根等有机阴离子插入到LDHs层间，以控制LDHs的层结构。利用LDHs主体与生物大分子客体之间的匹配、相容性、有序性和分子识别能力，将胶原、血红蛋白、牛血清白蛋白、DNA等生物大分子和LDHs的有序组装，考察了组装方式和界面效应对材料的红外辐射性能的影响，该组装材料具有较低的红外发射率，最低可达0.330。研究表明，半导体元素铟引入到LDHs层板，能有效降低LDHs红外辐射性能。同时发现将剥离的LDHs纳米片组装成致密的薄膜材料，红外辐射性能有进一步的降低。利用LDHs生物兼容性和生物分子的识别功能，将LDHs和生物大分子有序组装，该组装材料的组成和结构可调，红外辐射性能可控。本项目共发表了论文20篇，其中：SCI论文19篇（影响因子＞3.4的SCI论文5篇）、EI论文1篇，发表会议论文15篇，申请发明专利9件，其中授权3件。本项目制备的基于LDHs生物分子有序组装材料具有特殊的光、电、磁性能和化学特性，在军用和民用上均有潜在的经济和社会效益。