Preparation of biomedical Ag incorporated hydroxyapatite/titania coatings on Ti6AI4V alloy by plasma electrolytic oxidation

Nano-Ag incorporated hydroxyapatite/titania （HA/TiO2） coatings were deposited on Ti6A14V substrates by the plasma electrolytic oxidation process. Compared with the substrate, the deposited coatings display attractive mechani- cal and biomedical properties. First, the coatings have stronger wear resistance and corrosion resistance. Second, they show a strong antibacterial ability. The mean vitality of the P. gingivalis on the coating surfaces is reduced to about 21%. Third, the coatings have good biocompatibility. The mean viability of the fibroblast cells on the coating surface is increased to about 130%. With these attractive properties, Ag incorporated HA/TiO2 coatings may be useful in the biomedical field.     

自然光和紫外光照条件下膜材红外光谱变化

可降解树脂包膜控释肥是目前肥料领域的研究热点之一。研究从可降解包膜材料实际施用环境着手,采用傅里叶衰减全反射红外光谱技术(ATR-FTIR),表征包膜肥料膜材自然光和紫外光照条件的降解差异,通过对聚乙烯/疏水纳米二氧化钛、聚乙烯/亲水纳米二氧化钛和纯聚乙烯包膜的谱图来研究膜材在光照前后的结构变化特征,进而对膜材的降解行为做出判断。结果表明,在紫外光和自然光分别照射下,包膜降解过程中的官能团种类没有因光催化剂的加入而受到影响,而光催化剂的加入对官能团的变化程度有显著影响,依次为：聚乙烯/疏水纳米二氧化钛复合包膜>聚乙烯/亲水纳米二氧化钛复合包膜>纯聚乙烯包膜。另外,不同照射光源对包膜的分子结构的影响有所区别。自然光条件照射的降解过程中,包膜的聚乙烯碳链上在形成氢过氧化物的同时发生了交联反应生成含醚键的物质,接着继续氧化生成含羰基的化合物,最终羰基的存在促进包膜的进一步分解;紫外光条件照射下,光照产生的活性氧物种局部浓度大,攻击聚合物碳链的能力强,聚乙烯长链烷基断裂很快氧化生成含有羰基基团的中间产物。紫外光条件的照射实验未能全面反映包膜在自然光条件下的降解行为。     

氮铋共掺杂TiO2的合成及其可见光催化性能研究

以纳米管钛酸为钛的前驱体,Bi(NO₃)₃·5H₂O为N源和Bi源,采用水热法制备了N、Bi共掺杂的TiO₂;并以甲基橙为目标降解物考察了所制备样品的可见光催化性能(λ≥420 nm).利用XRD、XPS、UV-Vis DRS、TEM等技术对不同条件下制备的产物进行了表征.结果表明,所得样品主要为锐钛矿型,粒径20 nm左右,掺杂的Bi主要以Bi₂O₃和BiONO₃两种形式存在.N元素除了以NO₃^-的形式存在于BiONO₃中,还有少量N以间隙氮掺杂于TiO₂中形成Ti-O-N键.N、Bi共掺杂的TiO₂在可见光下表现出了优越的光催化性能,其中水热温度为130 ℃,Bi/Ti摩尔比为1%时,催化活性最高.催化活性的提高源于N和Bi的掺杂增加了样品对可见光的利用效率,降低了光生电子空穴的复合速率.     

TiO2-SiO2二维大孔薄膜的制备及其光催化活性研究

本文采用改进的溶胶-凝胶法制备了具有锐钛矿晶型结构和较小晶粒尺寸的TiO₂-SiO₂溶胶,并以聚苯乙烯(PS)小球为模板,采用旋涂法制备了新型大孔TiO₂-SiO₂复合薄膜,探究了煅烧温度、不同硅钛比以及溶胶添加量对所制备的大孔薄膜形貌及光催化活性的影响,并考察了该薄膜真空活化前后(Ti³⁺掺杂后)在紫外及模拟太阳光下光催化降解有机污染物罗丹明B的活性。通过Raman、DRS、SEM、EPR等方法对薄膜进行表征,发现制备的复合薄膜具有高透明度、良好附着力及优异的光催化活性。     

利用介质极性调节制备纯二氧化钛可见光催化剂

利用介质极性调节与表面活性剂(十二烷基磺酸钠,SDS)辅助TiCl4水解,成功地制备了纯二氧化钛光催化剂(TPC).所制备的样品均具有可见光催化降解甲基橙的活性,而且随着TiCl4与SDS摩尔比及TiCl4与正辛烷摩尔比增大、甲基橙的初始浓度降低,催化降解效率提高.介质极性调节与表面活性剂(十二烷基磺酸钠,SDS)协同作用,可调控粒子间的相互作用强度以及高能氧桥键的分布,从而调控可见光催化活性;TPC光催化降解甲基橙的反应具有假一级反应的动力学特征.使用TiCl4与SDS摩尔比为51.2、TiCl4与正辛烷摩尔比为3.5的TPC_4,在可见光(35 W普通民用光源)下照射3h,甲基橙降解率高达69.6;.     

多孔TiO2层厚度对钙钛矿太阳能电池性能的影响

制备了基于不同厚度(100～500 nm)多孔TiO₂层的钙钛矿太阳能电池, 并用SEM、XRD、紫外-可见吸收谱、电压-电流曲线、电化学阻抗谱进行了表征. 研究发现, 多孔TiO₂薄膜厚度对电池性能有很大影响, 即随着多孔TiO₂薄膜厚度的增加, 短路电流略有提高, 而开路电压和填充因子呈下降趋势;但同时, 较厚的多孔TiO₂薄膜可有效减弱滞回现象. 进一步采用电化学阻抗谱和暗态电流-电压曲线研究了载流子复合. 电化学阻抗谱表明, 膜厚增加会增大载流子复合但不会改变二极管理想因子. 通过拟合暗态电流-电压曲线得到反向饱和电流, 随着膜厚增加, 反向饱和电流会增大, 从而加剧了载流子复合. 通过优化多孔TiO₂薄膜厚度, 基于150 nm多孔TiO₂薄膜钙钛矿电池的认证效率达到15.56%.     

盐酸后处理对水热合成纳米钛酸盐形貌及光限幅效应的影响

采用碱性水热合成法制备纳米钛酸盐, 研究盐酸后处理对纳米钛酸盐-二氧化钛形貌及光限幅效应的影响. 采用X射线衍射分析仪、透射电子显微镜和扫描电子显微镜对样品的晶型转变及形貌演变进行表征, 通过紫外-可见光谱与开孔Z扫描激光测试技术, 研究样品的线性光学与非线性光学效应. 结果表明, 当酸处理浓度介于0.10-0.55 mol·L^-1范围时, 水热产物由钛酸盐转变为钛酸盐/二氧化钛混合物; 当酸处理浓度高于0.78mol·L^-1时, 钛酸盐近乎完全转变为金红石型二氧化钛. 在酸处理过程中, 纳米钛酸盐晶型转变速率与盐酸的浓度直接相关. 随着盐酸浓度的增加, 钛酸盐体系中逐步分离出游离的TiO₆八面体, 进而发生TiO₆八面体重组, 使水热产物由钛酸盐纳米管转变成二氧化钛纳米片和纳米颗粒. 当盐酸浓度为0.55 mol·L^-1时, 样品表现出最强的光限幅效应.     

类蛋结构的可磁分离光催化剂纳米球的制备及催化性能

通过反胶束和静电自组装方法制备了一种类蛋结构的可磁分离光催化剂纳米材料SiO₂@NiFe₂O₄@TiO₂(TSN), 这种光催化剂对甲基橙废水有较好的降解效果, 并显示出了超顺磁性, 通过外加磁场方便地实现催化剂在水中的分离与回收. 该光催化剂纳米球的X射线衍射, TEM和FTIR结果表明, 铁酸镍纳米粒子被包裹在SiO₂内, 形成SiO₂@NiFe₂O₄(SN)纳米球载体, 纳米TiO₂颗粒组装在SN表面, 形成TiO₂光催化壳层. 利用甲基橙的降解考察了光催化剂纳米球的活性, 结果表明, 在NiFe₂O₄和TiO₂之间包覆一层无定形的SiO₂可以显著提高光催化剂纳米球TSN的催化活性.     

炭黑吸附水热法制备纳米TiO2粉体及其光催化降解甲基橙

利用炭黑吸附钛酸异丙酯水热法制得锐钛矿型TiO2纳米粉体.采用热重/差热分析(TG-DTA)、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、比表面积吸附(BET)和紫外-可见光谱(Uv-vIS)等分析方法对不同煅烧机制下所得粉体的物相、颗粒度、分散性和光吸收性能进行表征.同时利用纳米TiO2粉体对甲基橙进行了光催化降解,研究了其光催化性能.结果表明,炭黑的吸附阻止了纳米TiO2超细颗粒的团聚和烧结,制得的颗粒分散均匀、具有单一锐钛矿晶型结构的TiO2纳米粉体.经500℃煅烧获得的TiO2粉体粒径约为15 nm,比表面积为76.31 g/m2.在紫外灯照射下,由于炭黑的吸附和纳米TiO2的光催化形成协同效应,甲基橙的光催化降解率在6min达到99;.