溶胶-凝胶法制备改性TiO2纳米薄膜及其防腐蚀性能

应用溶胶-凝胶法和浸渍提拉技术在316L不锈钢表面分别制备TiO2纳米膜和 B-Fe-Ce改性的TiO2纳米膜. 采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、原子力显微镜(AFM)、拉曼光谱法和能量分散谱(EDS)对薄膜进行表征,通过电化学阻抗谱(EIS)和动电位阳极极化曲线的测试考察薄膜的耐蚀性及对不锈钢的保护性能. 结果表明:两种纳米薄膜均含锐钛矿型的TiO2纳米颗粒,纯TiO2纳米膜与改性后的纳米膜中颗粒直径分别约为15和10 nm. TiO2/316L不锈钢和 B-Fe-Ce-TiO2/316L不锈钢膜电极浸泡在0.5 mo.lL-1 NaCl溶液后,后者的电化学反应电阻较大,动电位阳极极化曲线的稳定钝化区较宽,击穿电位更高,说明改性的纳米膜的耐蚀性及其保护性能更好.     

铝合金表面用化学刻蚀和阳极氧化法制备的超疏水膜层的耐蚀性能

通过化学刻蚀和阳极氧化在AA2024铝合金表面制备超疏水表面。当化学刻蚀时间超过3 min时,表面在很宽pH值范围内显示出水静态接触角大于150°。SEM和AFM照片表明化学刻蚀时间决定了试样表面形貌和粗糙度。FTIR用来研究氟硅烷(G502)与AA2024表面的结合。结果说明FAS(氟硅烷)分子与铝合金表面的三氧化二铝发生反应,并在阳极氧化膜层表面展示出优异的结合性能。超疏水表面的耐腐蚀性能通过在质量分数为3.5%的NaCl溶液中进行动电位极化和交流阻抗(EIS)测试。电化学测试结果和等效电路模型显示出超疏水表面显著改善抗腐蚀性能。     

大面积超疏水性纳米结构碳膜的制备与表征

利用一种简单的热解方法, 制备了具有纳米结构的大面积碳膜, 膜表面经过低表面能物质氟硅烷修饰后具有超疏水性.     

疏水介孔二氧化硅膜的制备与表征

用甲基三乙氧基硅烷(MTES)代替部分正硅酸乙酯(TEOS)作为前驱体，以聚乙烯醚-聚丙烯醚-聚乙烯醚三嵌段共聚物(P123)作有机模板剂，通过共水解缩聚反应制备了甲基修饰的介孔SiO₂膜。利用N₂吸附、FTIR、²⁹Si MAS NMR以及接触角测量仪对膜的孔结构和疏水性进行了表征。结果表明，修饰后的膜材料具有良好的介孔结构，最可几孔径为4.65 nm，孔体积为0.69 cm³·g^-1，比表面积为938.4 m²·g^-1；同时疏水性明显提高，当n_MTES/n_TEOS达到1.0时，其对水的接触角达到109°± 1.1°。气体渗透实验表明气体通过膜孔的扩散由努森机制所控制。     

超疏水性聚二甲基硅氧烷膜的制备及其表面吸附性研究

采用简单的激光刻蚀方法制备了具有类“菜花”状多级结构的粗糙聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜, 并用CCD与高敏感性微电力学天平观察和测量PDMS表面对水的吸附情况. 结果表明, 该膜表面具有超疏水性, 同时对水滴具有超低的吸附力. 还对其表面特殊多级结构产生的机理进行了分析, 并探讨了在化学组成和表面结构对超疏水性以及吸附性产生的影响.     

铝合金表面原位自组装超疏水膜层的制备及耐蚀性能

采用阳极氧化法在铝合金表面原位构造粗糙结构, 经表面自组装硅氧烷后得到超疏水自清洁表面, 与水滴的接触角最大可达157.5°±2.0°, 接触角滞后小于3°. 通过傅立叶变换红外(FT-IR)光谱分析仪、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、能谱仪(EDS)、原子力显微镜(AFM)和接触角测试对阳极氧化电流密度、硅氧烷溶液中水的含量和自组装时间等参数进行了分析, 并得到制备超疏水自清洁表面的最优工艺参数. FE-SEM及AFM的测试结果表明, 由自组装硅氧烷膜层的无序性形成的纳米结构和阳极氧化构造的微米级粗糙结构与硅氧烷膜层的低表面能的协同作用构成了稳定的超疏水表面. 电化学测试(动电位极化)的结果表明, 原位自组装超疏水膜层极大地提高了铝合金的耐蚀性.     

纳米TiO_2薄膜的制备及性能表征

采用溶胶-凝胶法制备了以玻璃为基底具有高光催化活性,表面均匀、透明、无裂纹的纳米TiO2薄膜.研究了反应物配比对薄膜表面形貌、透光率和光催化活性的影响,确定了最佳反应物配比.采用扣除背景干扰的方法,利用甲基橙的降解率对TiO2薄膜的光催化性能进行了评价,对其透光率、光催化活性以及物相形貌进行了表征.结果表明,在最佳反应物配比条件下,所制备的TiO2薄膜表面光滑平整,粒径为纳米级且分布均匀,具有80%高透光率和99%高光催化活性.     

TiO2负载膜的制备、表征及光催化性能

采用溶胶－凝胶法制备了ＴｉＯ２纳米浸渍 法将其负载于颗粒形活性炭的表面制成ＴｉＯ２负载,利用ＳＥＭ,ＥＤＳ和ＸＲＤ等手段对膜的形貌、均匀性及晶型等进行了表征,并通过甲基橙水溶液的光催化降解反应考察了该负载膜的光催化活性。     

高活性Ti基纳米TiO_2膜催化电极的制备

采用“牺牲阳极法”恒槽压电解含有 0 .0 0 5mol·L- 1四乙基溴化铵的乙醇溶液 ,加入微量乙酰丙酮作稳定剂 ,电合成TiO2 前驱体钛酸乙酯Ti(EtO) 4 ,经水解、涂膜、煅烧制备Ti基纳米TiO2 膜电极 (Ti/nano_TiO2 ) .TEM、SEM、XRD测试表明 :TiO2 颗粒尺寸在 10～ 35nm ,膜厚达 0 .5μm ,主要为锐钛矿晶型 ,膜为多孔三维网状结构 .循环伏安法研究了纳米TiO2 膜电极对草酸还原为乙醛酸、硝基苯还原为对氨基苯酚反应的电催化活性 ,结果发现纳米膜中的Ti(Ⅳ ) /Ti(Ⅲ )氧化还原电对起一种中介作用 ,可使有机物如草酸和硝基苯间接电还原 ,且电极催化活性高 ,性能稳定     

疏水增透SiO2膜的制备及其性能研究

以正硅酸乙酯(TEOS)和二甲基二乙氧基硅烷(DDS)为前驱体，在碱催化体系中通过选择合适的原料配比以及对体系溶胶 凝胶过程的控制使DDS和TEOS的水解产物发生共缩聚反应，进而制备出改性的SiO2溶胶，并采用旋转镀膜法(spin coating)直接获得了同时具有良好疏水和增透性能的SiO2光学膜，克服了增透膜防潮性能差的缺点.同时采用透射电子显微镜（TEM）、粒度分布（SDP）等手段研究了不同条件下溶胶的性质及其对膜层性能的影响，并与未经改性的SiO2增透膜进行了比较，结果表明改性后的膜层不仅疏水性大大增加，且在相同镀膜条件下，膜层的厚度随着老化时间的延长增加较小，故其透过率曲线在300～800 nm范围内不易出现多个增透峰.     

溶胶-凝胶-水热晶化法制备锐钛矿TiO2纳米膜的耐蚀性能

以钛酸正丁酯为前驱体, 采用溶胶-凝胶-水热晶化法在不锈钢(SS)表面制备TiO₂纳米膜. 利用X射线衍射(XRD)、Raman光谱、场发射扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和俄歇电子能谱(AES)表征了TiO₂纳米膜的晶型、表面形貌和表面化学组成. 通过极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)研究了TiO₂纳米膜的耐蚀性能. 170 °C下水热晶化制备的锐钛矿TiO₂与450 °C焙烧制备的锐钛矿TiO₂的结晶度类似, 但两种TiO₂薄膜的表面结构存在明显差异, 水热晶化法制备的TiO₂纳米膜在3.5% (w) NaCl溶液中的耐蚀性能优于焙烧法制备的.     

TiO_2/316L不锈钢薄膜电极在NaCl溶液中的耐腐蚀性能

应用sol gel法和提拉技术于 316L不锈钢表面构筑纳米TiO2薄膜,再经水热后处理以消除膜中的细小龟裂.SEM和XRD技术表征膜的形貌和厚度,线性极化法分别考察膜厚度、pH、和Cl浓度对纳米膜电极耐腐蚀性能影响.电化学交流阻抗检测纳米TiO2膜在 0. 5mol/LNaCl溶液中的阻抗随浸泡时间的变化,光电子能谱技术测定了经浸泡 1008h后的纳米膜中各元素相对百分含量和价态.结果表明:在中性或碱性条件下,厚度为 375~464nm的纳米膜其耐腐蚀性随浸泡时间的延长呈现初期增加而后稳定,浸泡 48h后腐蚀电流较之浸泡初期降低 2个数量级,耐腐蚀电阻增加 2个数量级,在浸泡 1 008h内没有发现腐蚀的产物,Fe是以原子态扩散到膜中.     

TiO2-V2O5纳米复合膜的制备及防腐蚀性能

采用溶胶-凝胶法和浸渍提拉技术在316L不锈钢表面构筑纳米TiO₂薄膜和“夹心”式TiO₂-V₂O₅复合薄膜（TiO₂/TiO₂-V₂O₅/TiO₂）, 应用AFM和XRD表征膜的形貌及纳米颗粒的晶型. 结合光、电化学方法测试了复合膜在0.5 mol•L^-1 NaCl溶液(pH=4.6)中暗态或紫外照射条件下的防腐蚀性能. 结果表明, TiO₂/TiO₂-V₂O₅/TiO₂复合膜具有双重保护功能, 即在紫外光照下可以起到光生阴极保护的作用, 特别是当停止光照后, 光生电位仍可维持在较低的电位长达6 h以上. 同时作为表面阻挡层, 可显著提高金属的耐腐蚀性.     

316L钢表面纳米银镀层的制备、性质及血液相容性

采用恒电位电沉积方法在316L不锈钢表面沉积银纳米镀层, 并将钢板置于全氟硅烷溶液中浸泡, 通过动态凝血实验、 抗凝血时间测定、 血小板黏附实验、 溶血实验和蛋白吸附实验等手段, 测试材料的血液相容性. 结果表明, 通过上述方法可明显改善316L不锈钢的血液相容性, 而抗凝血性能、 溶血率及纤维蛋白吸附量不亚于裸钢板. 与316L裸不锈钢相比, 银镀膜全氟硅烷浸泡316L不锈钢具有良好的血液相容性, 是一种比较理想的冠状动脉支架材料, 具有良好的应用前景.     

镀银-石墨涂层316L不锈钢双极板的电化学性能测试及表征

316L不锈钢以其质轻,价廉,易加工成型以及良好的导电导热性能而成为极具潜力的质子交换膜燃料电池双极板材料,但其在电池运行环境中仍有一定缺陷.在阴极条件下不锈钢板易钝化,增加了与碳纸扩散层间的界面接触电阻;而在阳极条件下,则由于金属离子的溶解,污染了膜电极,引起催化剂中毒,从而降低电池输出功率,影响电池性能.本文采用喷涂技术在316L不锈钢表面制备导电石墨涂层,测得其与Toray060碳纸的接触电阻为80.6mΩ·cm2.如果在制备石墨涂层前预镀薄层银,则可使其接触电阻降至19.8mΩ·cm2.因此,本文利用Tafel曲线、恒电位氧化等电化学方法,对该镀银-石墨涂层316L不锈钢与原316L不锈钢和镀银316L不锈钢在模拟质子交换膜燃料电池阴、阳极工作环境条件下的耐腐蚀性能进行了研究.结果表明,镀银不锈钢和镀银-石墨涂层不锈钢较原不锈钢的腐蚀电位分别提高了0.49和0.35V,腐蚀电流密度下降1-2个数量级,维持在10-6-10-7A·cm-2.而镀薄银钢板则因为银层较薄存在微孔,使得部分不锈钢基体外露,形成腐蚀电池而更易于腐蚀.     

纳米钛酸锶薄膜电极的组装及其对不锈钢的光电化学缓蚀性能

研究了在铟锡氧化物（ITO）导电玻璃上组装的纳米钛酸锶薄膜光电极在模拟日光照射下对不锈钢的抗腐蚀保护性能.通过溶胶-凝胶法在添加和不添加十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）表面活性剂的情况下制得了不同形貌的钛酸锶粉体.X射线衍射（XRD）和高分辨扫描电子显微镜（SEM）表征结呆表明,两种方法合成的钛酸锶均为钙钛矿型结构,但添加CTAB后得到的钛酸锶颗粒分散均匀,平均粒径为90 nm左右.采用紫外-可见漫反射光谱对钛酸锶薄膜的光物理性质进行了研究,发现其光吸收范围在紫外光区,而且通过CTAB协助合成的钛酸锶在小于380 nm光区较非CTAB协助合成的钛酸锶有更强的吸收.以0.1 mol·L^-1NaOH+0.2 mol·L^-1Na₂S溶液为光电极反应的电解质,测试了钛酸锶薄膜电极对304不锈钢在0.5 mol·L^-1的NaCI腐蚀溶液中的光电化学缓蚀性能.304不锈钢在CTAB改性钛酸锶薄膜光电化学保护或不保护条件在0.5 mol·L^-1NaCl+0.05 mol·L^-1HCl腐蚀溶液中腐蚀6h前后的表面金相图表明,钛酸锶薄膜具有优异的光电化学抗腐蚀性能.     

Corrosion and biological behavior of nanostructured 316L stainless steel processed by severe plastic deformation

Nanostructured metals have different mechanical, chemical, and physical behaviors in comparison with the microstructured ones. Numerous research studies demonstrated that the biological behavior of nanostructured metallic implants was improved significantly. Concerning the nanostructured metals, decreasing the corrosion rate and the releasing of hazardous ions from metallic implants, and thus increasing the biocompatibility of implants are due to improving the native oxide layer. In the present study, nanostructured 316L stainless steel (biomedical grade) was manufactured via equal channel angular pressing (ECAP) method. To do so, the 316L stainless steel (SS) was exposed to the ECAP operation for eight passes. The impact of the ECAP process on corrosion behavior of SS samples was evaluated through performing the electrochemical polarization corrosion tests in Ringer's solution. Scanning electron microscopy was employed to study the surface morphology of common SS and ECAPed SS sample after the electrochemical polarization tests. Moreover, the biological behavior of the samples was evaluated via cell culture using fibroblast cells. The corrosion test results revealed a substantial decrease of corrosion rate from 3.12 (coarse‐grained sample) to 0.42 μA cm^?2 (for nanostructured). Furthermore, the cell proliferation in the interface of nanostructured sample and cell culture medium enhanced dramatically compared with the coarse‐grained one. The much better biological behavior of nanostructured SS sample in comparison with the coarse‐grained one is mostly due to the significant decrease of corrosion rate on the surface of SS samples, and the presence of much more chrome oxide on the surface of SS sample. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

TiO2纳米管的模板法制备及表征

TiO2纳米材料在太阳能的储存与利用、光电转换、光致变色及光催化降解大气和水中的污染物等方面具有广阔的应用前景,成为重点研究的课题之一[1～5].目前,以TiO2纳米粉体和纳米膜的研究较为普遍,而TiO2纳米管的报道不多.由于纳米管比纳米膜具有更大的比表面积,因而具有较高的吸附能力,可望提高TiO2的光电转换效率.模板法(包括多孔阳极氧化铝膜(PAA)、光刻蚀制备的纳米模板、聚碳酸酯纳米滤膜等)在制备导电聚合物、金属、碳、无机半导体等纳米管或线型材料方面已得到广泛应用[6～9],在这些模板中,PAA膜具有均匀分布的垂直于表面的相互平行的密集纳米孔,且孔径、孔间距、膜厚可以通过电化学手段加以控制[10～13].     

Synthesis and evaluation of novel O-functionalized aminated chitosan derivatives as antibacterial,antioxidant and anticorrosion for 316L stainless steel in simulated body fluid

Chitosan’s Schiff base derivatives are taking the attention of scientists as a promising biomaterial for various applications. In this study, O-functionalized aminated chitosan (O-F-Am-Ch) was coupled with 4,4-dimethyl amino-benzaldehyde and N-methyl-2-pyrrolidone to produce Schiff bases (I) and (II), respectively. The chemical and physical properties of the new derivatives were investigated by Fourier transform infrared (FT-IR) that show a significant band for C=C between 1400 and 1600 cm⁻¹, thermal gravimetric analysis (TGA), which demonstrate an increase in the thermal stability of new derivatives than O-F-Am-Ch and scanning electron microscope (SEM) that indicates a slight increase in the rough structure of the surface. In addition, 2,2′-Azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) and 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) assays that examined the antioxidant properties of the new Schiff bases. The biocidal activity against four different bacterial strains [two gram-negative (Pseudomonas aeruginosa and Escherichia coli) and two gram-positive (Bacillus cereus and Staphylococcus aureus)] demonstrates significant improvement of the inhibition activity compare to O-F-Am-Ch with more activity against Gram-negative bacteria than that against gram-positive bacteria.As an implanted alloy, 316L stainless steel is used as a temporary biomaterial in different countries without any pretreatment. Our study focused on further improving the alloy features by investigating the protection efficiency of O-F-Am-Ch and the synthesized Schiff bases for the 316L stainless steel surface against corrosion in simulated body fluid (SBF). The corrosion inhibition of these compounds was investigated using two electrochemical methods (potentiodynamic polarization technique and electrochemical impedance spectroscopy). The results suggested the formation of self-assembled monolayers (SAMs) of the compounds under investigation. Furthermore, they demonstrated a considerable dose-dependent inhibiting corrosion of 316L stainless steel in SBF, whereas the inhibition efficiency exceeds 77% at 1000 ppm for the Schiff bases II. In conclusion, the tested derivatives show promising properties to refine stainless steel for implant applications.