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有趣的多级晶簇现象—晶体在水中拼乐高!祝贺丰闪闪和姚孟惠的论文被 Chemical Engineering Science (化工三大刊) 接收发表。
作者:管理员    发布于:2022-11-11 20:30:42   

        恭喜丰闪闪、姚孟惠同学的研究成果被Chemical Engineering Science接收发表!


        Morphology and microstructure regulation of inorganic salts in an additive-free water system via the self-organization of hierarchical crystal clusters: Mechanism, model, and applications (https://doi.org/10.1016/j.ces.2022.118053 )


        自然界中存在各种由无机或有机成分自组织而成的具有多级形态的微观骨骼结构。这种具有可调表面微结构的多级晶体表现出独特的性质,在食品、催化和光电子学中都有广泛的应用。制备这些具有微结构的无机晶体对于蛋白质载体、新型催化剂载体、药物载体等的设计具有重要意义。

 

        无机晶体表面微观结构和形貌的控制和稳定化已经被广泛研究。NaClKCl是最具代表性的水溶性盐,在自然和人工环境中以高度规则的立方形式出现。据报道,这两种物质能够形成具有特殊功能的有趣结构。然而,目前的研究主要依靠有机配体或添加剂的控制和外场增强来调节晶体的自组织,存在有毒残留或过程复杂等缺点。因此,在无添加剂水体系中开发具有微结构的水溶性盐晶体的形状控制策略并研究其内在生长机制对于理解和调控各种晶体的生长具有重要意义。

 

        针对上述问题,本工作通过无添加剂的水系统中的多级晶簇(HCC)现象设计了多种形态的无机盐。多级晶簇是指由过饱和度和表面粗糙度控制的、以角和边缘上的取向为构建单元在初级晶体表面逐级生长形成的晶簇。通过对二级晶簇的研究,建立了多级晶簇模型并设计了丰富的无机盐形态。结果表明,多级晶簇具有两个主要特征:球形化趋势和具有表面微观结构。结合多级晶簇形态模拟和Lifshitz-van der Waals酸碱理论分析,开发了无添加剂水体系中无机盐的多级晶簇成球策略。随后,制备了具有抗结块功能的KClNaClKIKNO3等球形晶体。多级晶簇成球策略制备的晶体具有分级多孔结构。晶体表面的微结构不仅增加了晶体的比表面积,还提高了晶体的负载性能,可作为营养物质、药物、催化剂的载体。通过将蛋白质负载于球形NaCl的台阶表面,成功制备了透明的淡黄色球形蛋白盐,提高了普通食盐的附加值。与表面光滑的NaCl相比,负载率提高了13.36倍。该理论对制备具有各种形态的球形晶体材料和具有微结构表面的无机材料具有深远的指导意义。