● 摘要
生物材料广泛存在于自然界中，其来源广泛、形态多样，尺寸跨度范围大，并且在生物生长和繁殖过程中，受生物系统自选择和自控特性的限制，使生物体或生物分子具有相似的形态和结构。本论文以不同形态的微生物和生物分子为生物模板，制备不同形态的微纳米金属材料，研究材料的形貌、组成、结构和性能，探讨以不同形态的微生物和生物分子为模板制备微纳米金属材料的制备原理和应用。 以杆状芽孢杆菌为生物模板，研究通过金属化学沉积方法在菌体细胞壁内侧和外侧同时沉积CoNiP金属层制备空心双层微纳米磁性材料。对杆状芽孢杆菌进行生物培养，研究芽孢杆菌的生长规律。以芽孢杆菌为生物模板，在菌体细胞壁内侧和外侧同时引入Pd纳米粒子作为金属化学沉积活性点，通过金属化学沉积方法在菌体细胞壁内侧和外侧同时沉积CoNiP金属层，形成杆状空心双层微纳米磁性材料，研究微纳米磁性材料的形貌、组成和结构，研究微纳米磁性材料的磁性能和电磁波吸收性能，结果表明可以通过控制微纳米磁性材料制备工艺条件调节材料的磁性能，材料磁性能最好时，饱和磁化强度、剩磁和矫顽力分别达到91.91 emu/g、29.5 emu/g和768.9 Oe，并且微纳米磁性金属材料在2-18 GHz频率范围内具有良好的电磁波吸收特性，当频率在9.12 GHz时，电磁波反射损耗最大达-35.83 dB。以螺旋状的螺旋藻为生物模板，通过金属化学沉积方法制备空心微螺旋Cu材料。采用微生物学方法对螺旋藻进行生物培养，获取尺寸分布均一、形态相似的螺旋藻。以螺旋藻为生物模板在螺旋藻表面引入金属化学沉积活性点，通过金属化学沉积方法在螺旋藻表面化学沉积Cu。在螺旋藻表面覆盖Cu后，形成的材料仍然保持螺旋藻的螺旋形态，通过纳米压痕技术研究微螺旋Cu材料的微观力学性能，结果表明材料的硬度和弹性模量分别为0.63-0.68 GPa和12.35-12.63 GPa。以质粒DNA为生物模板，通过紫外辐射作用下的光化学反应制备纳米金属材料。对含有碱基对数为4 Kb和7.5 Kb质粒DNA的大肠杆菌进行生物培养，分离提取碱基对数为4 Kb和7.5 Kb的质粒DNA，通过紫外辐射作用下的光化学反应方法制备Ag纳米颗粒和纳米环状材料，以及Ag-Ni纳米环状材料。对纳米材料的形貌、组成和结构进行分析，对材料粒径分布进行了统计分析，以4 Kb质粒DNA为模板制备的Ag纳米颗粒的尺寸为32-38 nm，以7.5 Kb质粒DNA为模板制备的Ag-Ni环状纳米材料的尺寸为40-50 nm，中间孔洞的直径约为25-30 nm。以碱基对数为4 Kb的质粒DNA为生物模板，制备Ag@TiO2和（Ag@TiO2）@SWNTs纳米复合结构，用于提高染料敏化太阳能电池（DSSCs）光-电转换性能的研究。基于碱基对数为4 Kb的质粒DNA为模板，通过紫外辐射作用下的光化学反应制备Ag@TiO2和（Ag@TiO2）@SWNTs纳米复合结构。研究纳米复合结构的形貌、组成和结构，研究 Ag@TiO2和（Ag@TiO2）@SWNTs纳米复合结构对DSSCs光吸收和光-电转换效率的影响，研究DSSCs阳极中Ag纳米粒子的含量对DSSCs光电性能的影响，以及纳米复合结构用于提高DSSCs光-电转换效率的机理。