硅烷改性纳米ZrO2对镁锂合金表面环氧树脂涂层耐蚀性能的影响

采用涂覆法在镁锂合金表面制备了含双-[3-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(KH-69硅烷)改性纳米ZrO₂的环氧树脂涂层. 通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 扫描电子显微镜(SEM)和电化学阻抗谱(EIS)等手段表征了该涂层. 考察了KH-69硅烷改性纳米ZrO₂浓度对环氧树脂涂层耐蚀性能的影响. 结果表明, KH-69硅烷改性纳米ZrO₂能显著提高镁锂合金表面环氧树脂涂层的耐腐蚀性能, 其中1.0%(质量分数) KH-69硅烷改性纳米ZrO₂环氧树脂涂层具有较好的耐蚀性能. 在NaCl溶液中浸渍528 h后的低频阻抗值为1.6×10⁹ Ω·cm², 相比在NaCl溶液中浸渍240 h的纯环氧树脂涂层提高约5个数量级.     

吡咯聚合调控脉冲电沉积制备球形羟基磷灰石和银纳米粒子复合涂层

借助聚吡咯(PPy)的调控,采用脉冲电沉积法在生物医用金属钛表面制备出均匀的纳米HA/PPy/Ag抗菌复合涂层.考察了电解液中Py浓度、Ag~+浓度、钙磷盐浓度等对复合涂层的形貌及成分的影响.探讨了PPy聚合过程形成球形HA-NPs和Ag-NPs的形成机理,并对复合涂层的生物活性、生理稳定性及抗菌性能进行研究.研究结果表明,电解液中Py浓度的高低影响涂层的形貌,Py浓度为0.03 mol/L时有利于复合涂层的沉积.电解液中Ag~+浓度影响涂层的形貌、结晶,电解液中Ag~+浓度为0.3 mmol/L左右比较适合.电解液中Ca~(2+)浓度影响涂层的形貌及结晶,其浓度过高颗粒尺寸增大,Ca~(2+)浓度为5.0 mmol/L左右较适合.复合涂层能够诱导磷灰石的生成,使其沿着(002)晶面出现择优生长,具有较好的生物活性.PPy的加入大大降低了复合涂层中Ca~(2+)和Ag~+的释放速度,提高了复合涂层的生理稳定性.抗菌检测表明复合涂层具有良好的抗菌性.     

纳米氧化锆沉积硅胶色谱固定相的制备及亲水作用色谱行为

采用液相沉积法(LPD)制备了纳米氧化锆沉积硅胶色谱固定相(ZrO₂/SiO₂), 并将其应用于亲水作用色谱分离中. 考察并比较了ZrO₂/SiO₂、 硅胶(SiO₂)和氧化锆(ZrO₂) 3种色谱固定相在不同有机调节剂比例、 不同pH值及不同盐浓度的流动相条件下的色谱行为. 结果表明, 制备的ZrO₂/SiO₂色谱柱不仅具有SiO₂色谱柱高柱效的优点, 表面沉积的纳米氧化锆还能有效屏蔽硅羟基, 有利于碱性物质的保留和分离, 表现出良好的亲水作用色谱性能. 将ZrO₂/SiO₂色谱柱用于4种脱氧核苷和5种碱性化合物的分离, 均得到了较好的效果, 展现出其作为色谱固定相良好的应用前景.     

基于提取两级催化发光信号以鉴别醚蒸气的传感器

本研究基于两个催化敏感材料, 建立了一种鉴别不同醚蒸气的新方法. 分别让四种醚蒸气经过纳米MgO(或ZrO₂)表面进行催化发光(Cataluminescence, CTL)反应(称其为一级反应), 产生CTL响应信号I₁. 再让反应后的尾气作为新的反应物经过纳米MgO(或ZrO₂)表面进行CTL反应(称其为二级反应), 产生新的CTL响应信号I₂. 实验发现: 在波长425 nm、流速220 mL/min、温度240 ℃的检测条件下, 四种醚蒸气分别依次经过MgO-MgO和ZrO₂-MgO材料时产生的一、二级CTL信号比值I₁/I₂是常数, 不随浓度变化而变化, 可以鉴别和区分不同的醚蒸气. 通过改变分析气体流经ZrO₂-MgO的方向, 可以得到每种醚蒸气的四组CTL强度比值I₁/I₂, 据此可获得多维信息来增强传感器鉴别醚蒸气的能力. 该传感器具有稳定性好、造价低和鉴别能力强的优点.     

纳米ZrO2在O2/H2气中的表面效应

用ESR方法研究了一种纳米ZrO₂在普通H₂气中升温条件下的表面效应.ZrO₂上Zr³⁺的中心量约为1×10^-7mol/g.这些Zr³⁺中心是ZrO₂表面一些O^2-配位不饱和的Zr原子点位.在普通H₂气中,ZrO₂上的Zr³⁺中心数在温度低于400℃时变化很小.但在这一温度范围内从室温升温时,由ZrO₂表面羟基的H₂还原引起的F中心量随温度的升高而增加.温度高于400℃时,ZrO₂表面的Zr³⁺及F中心可与普通H₂气中存在的少量O₂气作用产生O₂^-,并伴随ZrO₂表面羟基的脱除而形成新的Zr³⁺.     

不同载体Ni基负载型催化剂对甲烷部分氧化制合成气催化行为研究

采用浸渍法制备了单一载体(Al₂O₃、ZrO₂、CeO₂)和ZrO₂、CeO₂改性的Al₂O₃复合载体的Ni催化剂,考察了在甲烷部分氧化制备合成气反应中的催化性能。通过N₂-物理吸附、H₂程序升温还原、X射线衍射、NH₃程序升温脱附和程序升温氧化等技术对催化剂进行了表征。结果表明,在单一载体催化剂中,Ni/Al₂O₃具有较大的比表面积,其初始反应活性较高,但该催化剂表面易形成大量的积炭而快速失活。Ni/ZrO₂和Ni/CeO₂催化剂比表面积较小,活性金属Ni在其表面分散性差,催化剂具有较低的CH₄转化率。而CeO₂和ZrO₂改性的Al₂O₃复合载体催化剂,具有较大的比表面积,反应活性明显高于单一载体催化剂。CeO₂-Al₂O₃复合载体催化剂具有最高的反应活性和较好的反应稳定性。同时表明,含CeO₂催化剂反应后表面积炭较少,CeO₂的储放氧功能增强了催化剂对O₂的活化,提高催化剂活性的同时,可以抑制积炭的生成。     

二氧化钼-碳复合涂层的电化学性能研究

应用简单的刮涂法以及真空煅烧可制备出承载在铜箔表面的二氧化钼-碳（MoO₂-C）复合涂层,并对样品的形貌、成分、结构和电化学性能进行分析.结果表明,该复合涂层由单斜结构的MoO₂纳米粒子和无定形碳组成.一些MoO₂纳米粒子承载在碳基体表面,其尺寸为5~30nm;一些MoO₂纳米粒子包覆在碳基体内部,其尺寸约为5nm. MoO₂-C复合涂层为多孔结构,其孔隙尺寸为1~3nm.该复合涂层与铜箔结合紧密,界面处没有裂纹.承载在铜箔表面的MoO₂-C复合涂层的比容量高、循环和倍率性能良好.在100mA·g^-1电流密度下,该负极经过100次循环后的比容量为814mAh·g^-1,在循环过程中没有出现明显的容量衰减,即使在5000mA·g^-1的高电流密度下,其比容量仍有188mAh·g^-1.     

不同钼锆质量比MoO3-ZrO2复合氧化物的结构及催化活性研究

采用溶胶凝胶法制备介孔MoO₃-ZrO₂复合氧化物,考察MoO₃/ZrO₂的质量比对其晶相结构、比表面积、孔径以及形貌特征的影响。利用XRD、N₂吸附-脱附、SEM及FT-IR表征对所制得的复合氧化物进行分析。以FCC汽油馏分为原料,对MoO₃-ZrO₂经预硫化后制得的催化剂进行加氢脱硫评价。结果表明,含有MoO₃的ZrO₂与不含MoO₃的ZrO₂相比单斜相减少,主要以稳定的四方相存在。适当的提高MoO₃/ZrO₂的质量比有利于MoO₃-ZrO₂复合氧化物的比表面积和平均孔径的增大,但过大的质量比并不利于介孔的生长,并且有新的化合键和少量Zr(MoO₄)₂相产生。当MoO₃/ZrO₂的质量比为30%时,ZrO₂表面出现蠕虫状结构,此时脱硫率最高。由此,适当提高MoO₃/ZrO₂质量比可使催化剂的脱硫率升高。     

准气相反应法中煅烧温度对ZrO2微球结构特性的影响

采用新颖的准气相反应法, 合成出了球形度好、表面光滑的ZrO₂微球. 通过对产物的SEM, TEM和XRD表征, 研究了煅烧温度对ZrO₂球结构特性的影响. 结果表明: 经600～800 ℃煅烧后, 生长完好的ZrO₂球, 其显微结构为均匀多孔结构, 纳米晶粒呈花生样的长条形状; ZrO₂球的相由主要的立方相和少量的四方相组成.     

ZrO2掺杂铌基二氧化铅电极制备及其甲基橙降解电催化性能

本文利用电沉积制得ZrO₂掺杂铌基二氧化铅电极,通过扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）观察表征了Nb/ZrO₂+PbO₂电极表面形貌特征及组成. 用线性伏安曲线、电化学交流阻抗和循环伏安曲线测试了Nb/ZrO₂+PbO₂电极电化学性能,及其甲基橙（MO）的降解电催化效果. 结果表明,ZrO₂掺杂使Nb/PbO₂电极表面更致密、粗糙,结晶尺寸更小,增大了电极比表面积,提高了电极电催化活性. Nb/ZrO₂+PbO₂电极活性层主要由β-PbO₂和少量的α-PbO₂以及部分ZrO₂共沉积而成. 有较高的析氧电位、吸附电容和较低的电荷转移电阻,其甲基橙（MO）降解电催化活性更佳,降解过程受扩散控制.     

脉冲电化学驱动壳聚糖原位调控制备羟基磷灰石/银复合涂层

采用脉冲电化学驱动壳聚糖原位调控制备了具有抗菌性的羟基磷灰石/银纳米复合涂层.考察了电解液中银离子浓度、钙磷盐浓度等对复合涂层的形貌及成分的影响.探讨了壳聚糖调控羟基磷灰石和银纳米粒子的形成机理,发现在本研究的较佳实验条件为电位-1.3 V,Ag~+浓度为0.06 g·L~(-1),Ca~(2+)浓度为5 mmol·L~(-1).在此基础上对复合涂层的生物活性、生理稳定性能、抗菌性能进行分析.结果表明:复合涂层呈纳米球状,由羟基磷灰石、银、壳聚糖三相组成,并且表面有一层壳聚糖覆盖.银纳米粒子和羟基磷灰石纳米粒子在复合涂层中均匀分布.将复合涂层浸泡在SCPS溶液中37°C浸泡矿化10天后,在复合涂层表面生产细针状排列整齐的羟基磷灰石,且在(002)晶面25.8°处发生显著择优生长,表明复合涂层在快速矿化液中能诱导磷灰石生成,生物活性好.将复合涂层浸泡在37°C PBS溶液中考察其生理稳定性,壳聚糖对复合涂层中Ca~(2+)和Ag~+实现双重离子释放,且降低了离子释放速度,涂层具有良好的生理稳定性.抗菌实验表明复合涂层对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抗菌率达到99%以上,抗菌能力强.     

Single-walled carbon nanotube-facilitated dispersion of particulate TiO2 on ZrO2 ceramic membrane filters

We report that SWCNTs substantially improve the uniformity and coverage of TiO2 coatings on porous ZrO2 ceramic membrane filters. The ZrO2 filters were dip coated with 100 nm anatase TiO2, TiO2/SWCNT composites, a TiO2+SWCNT mixture, and a TiO2/MWCNT composite at pH 3, 5, and 8. Whereas the TiO2+SWCNT mixture and the TiO2/MWCNT composite promote better coverage and less clumping than TiO2 alone, the TiO2/SWCNT composite forms a complete uniform coating without cracking at pH 5 ( approximately 100% coverage). A combination of chemical and electrostatic effects between TiO2 and SWCNTs forming the composite as well as between the composite and the ZrO2 surface explains these observations.     

非晶态Ni-W/ZrO2复合镀层的制备、热处理及腐蚀行为

在镍钨合金电解液中, 通过搅拌使二氧化锆固体微粒悬浮, 电沉积制备Ni-W/ZrO2复合镀层. 研究结果表明, 二氧化锆粒子影响复合镀层的电沉积、表面形貌、结构、热处理过程和抗腐蚀性能; 与Ni-W合金的电沉积过程相比, 复合镀层中的W含量和电流效率均降低; 在400 ℃处理1 h后, 嵌入Ni-W本体中的ZrO2粒子脱落, W向镀层表面富集. 扫描电子显微镜(SEM)结果显示, 复合镀层呈现团粒状形态, 无裂纹. 差示扫描量热(DSC)分析结合X射线(XRD)衍射实验指出, Ni-W/ZrO2复合镀层为非晶态结构. 复合镀层的显微硬度较纳米晶Ni-W合金的高; 热处理后, 复合镀层的显微硬度和在3%氯化钠溶液中的抗腐蚀行为显著增强.     

钛基多孔HA/SiO2复合涂层的制备及性能研究

为了制得表面多孔且与基材结合强度高的羟基磷灰石(HA)涂层,实验中以正丁醇为分散介质,以SiO2粉末为添加剂,纯钛片为基材,电泳沉积制备羟基磷灰石/二氧化硅/壳聚糖/(HA/SiO2/CS)复合涂层,经后续热处理得到多孔HA/SiO2复合涂层,采用扫描电镜(SEM)、傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、万能材料试验机对涂层的表面形貌、组成、结构和结合强度进行测试和表征,并通过模拟体液(SBF)浸泡法对复合涂层的生物活性进行评价.结果表明:当悬浮液中的HA/SiO2/CS质量比为1∶1∶1时,制得的HA/SiO2/CS涂层经700℃热处理后获得的HA/SiO2复合涂层孔洞分布均匀,大孔孔径在10～15μm,小孔孔径在1～5μm;涂层与基材的结合强度达到25.5 MPa;多孔HA/SiO2复合涂层在SBF中浸泡7 d后,涂层表面碳磷灰石化;说明实验中添加SiO2所制得的多孔HA/SiO2复合涂层与钛基材结合强度高,且具有良好的生物活性.     

电沉积非晶态Ni-W-B/ZrO2复合镀层及其结构与性能

在含有二氧化锆的Ni-W-B电解液中，电沉积获得Ni-W-B/ZrO2复合镀层.用差示扫描量热分析(DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电化学技术较系统地研究了Ni-W-B/ZrO2复合镀层的电沉积、热处理过程，以及镀层的结构、表面形貌、显微硬度和耐腐蚀性能.结果表明, 复合镀层的质量组成为Ni 47.5％、W 40.9％、B 0.9％和ZrO2 10.7％. DSC和XRD结果清楚说明, 二氧化锆对基质Ni-W-B镀层的结构有明显影响, 使得复合镀层的非晶态结构特征更加明显 .复合镀层比Ni-W-B合金有更高的显微硬度, 呈现团粒状结构, 晶块之间不存在裂纹但晶界清晰可辨; 二氧化锆粒子分散于Ni-W-B基质镀层中. 400 ℃、1 h热处理后, Ni-W-B基质镀层中W向镀层表面偏析, 镀层呈现固溶体晶态结构特征, 表面形貌特征基本不变, 复合镀层的显微硬度进一步提高, 抗腐蚀性能增强, 但镀层表层中的二氧化锆粒子大量脱落.     

Characterization and cytocompatibility of polydopamine on MAO‐HA coating supported on Mg‐Zn‐Ca alloy

Magnesium has been suggested as a potential biodegradable metal for the usage as orthopaedic implants. However, high degradation rate in physiological environment remains the biggest challenge, impeding wide clinical application of magnesium‐based biomaterials. In order to reduce its degradation rate and improve the biocompatibility, micro‐arc oxidation coating doped with HA particles (MAO‐HA) was applied as the inner coating, and polydopamine (PDA) film was synthesized by dopamine self‐polymerization as the outer coating. The microstructure evolution of the coating was characterized using scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscope (AFM), X‐ray diffraction analyses (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FT‐IR), and X‐ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results showed that PDA film had covered the entire surface of MAO‐HA coating and the pore size of MAO‐HA coating decreased. The root mean square (RMS) roughness of PDA/MAO‐HA coatings was approximately 106.46 nm, which was closer to the optimum surface roughness for cellular attachment as compared with MAO‐HA coatings. Contact angle measurement indicated that the surface wettability had been transformed from hydrophobic to hydrophilic due to the introduction of PDA. The PDA/MAO‐HA coatings exhibited better corrosion resistance in vitro, with the self‐corrosion potential increasing by 150 mV and the corrosion current density decreasing from 2.09 × 10^?5 A/cm ² to 1.46 × 10^?6 A/cm ² . In hydrogen evolution tests, the corrosion rates of the samples coated with PDA/MAO‐HA and MAO‐HA were 4.40 and 5.95 mm/y, respectively. MTS assay test and cell‐surface interactions experiment demonstrated that PDA/MAO‐HA coatings exhibited good cellular compatibility and could promote the adhesion and proliferation of MC3T3‐E1 cells.     

两步电化学沉积技术制备功能陶瓷/金属复合镀层

通过两步电化学沉积技术,在医用金属表面得到羟基磷灰石生物活性陶瓷/金属复合镀层.从含有硝酸钙和磷酸二氢氨的溶液中,首先通过恒流模式电化学沉积钙磷生物陶瓷;然后采用恒压模式,在多孔的生物陶瓷沉积层中嵌入金属骨架,从而得到具有良好结合力的羟基磷灰石/金属复合镀层.实验结果表明在复合镀层中作为骨架的金属镍含量约为31%时,复合镀层与基底合金之间的结合力达到21.2MPa.     

钛表面生物活性榍石/氧化钛复合涂层的结构和磷灰石形成机理(英文)

采用微弧氧化和热处理复合技术,在钛表面制备了具有双层结构的榍石/氧化钛复合涂层。榍石/氧化钛复合涂层的外层是由微弧氧化涂层经热处理后晶化生成;而内层是由钛基底的氧化生成,并且氧化钛表现出不同的Ti,O原子比。由于钛基底的氧化,孔径在50~500 nm的微孔呈层状结构分布在涂层内层。与微弧氧化涂层相比,该复合涂层具有很好的磷灰石诱导能力,这是由于榍石沿着特定晶面和晶向与羟基磷灰石表现出良好的晶体学匹配关系,从而为磷灰石的成核和取向沉积过程提供良好的位点。     

钛表面生物活性榍石/氧化钛复合涂层的结构和磷灰石形成机理

采用微弧氧化和热处理复合技术,在钛表面制备了具有双层结构的榍石/氧化钛复合涂层。榍石/氧化钛复合涂层的外层是由微弧氧化涂层经热处理后晶化生成;而内层是由钛基底的氧化生成,并且氧化钛表现出不同的Ti,O原子比。由于钛基底的氧化,孔径在50~500nm的微孔呈层状结构分布在涂层内层。与微弧氧化涂层相比,该复合涂层具有很好的磷灰石诱导能力,这是由于榍石沿着特定晶面和晶向与羟基磷灰石表现出良好的晶体学匹配关系,从而为磷灰石的成核和取向沉积过程提供良好的位点。     

电化学法制备生物活性陶瓷材料研究

利用电化学方法可以在温和条件下制备生物活性陶瓷涂覆层，从而避免了高温喷涂引起的相变和脆裂，并可在形状复杂的基底上得到均匀的沉积层．因此，近年来在金属表面电沉积生物活性陶瓷涂覆层的研究方面已引起高度重视［’－‘j，然而，目前大多数文献报道所采用的恒电位方法，在沉积过程中电极表面的喊度会发生较大的变化，难以得到组分均匀的沉积层．本文报道用恒电流模式在Ti－6A14V合金表面沉积羟基磷灰石生物陶瓷涂层．1实验部分Ti－6A14V合金为电沉积基底（直径为0．65cm），辅助电极为Pt电极，参比电极采用饱和甘汞电极（SCE）．…