ZnO納米棒-TiO2納米管復合納米結構的構建研究.pdf

1、鈦及鈦合金因其良好的機械性能、耐磨性能和優(yōu)異的生物相容性能而作為人工關節(jié)和人工牙齒等植入材料備受關注，但鈦及鈦合金表面自然狀態(tài)下生成的氧化膜是生物惰性的，植入體后難與組織形成牢固的結合，因此表面改性極為重要。本實驗采用陽極氧化法在純鈦表面制備了TiO2納米管，采用微弧氧化法獲得TiO2多孔陶瓷膜，并作為基底電沉積ZnO，成功構建了ZnO納米棒/TiO2納米管和ZnO納米棒/TiO2微米孔槽復合納米結構薄膜。利用場發(fā)射掃描電鏡(FESEM

2、)、X射線衍射儀(XRD)、親水性試驗、模擬體液浸泡試驗和模擬體液中電化學試驗等研究了純鈦、TiO2薄膜、ZnO/TiO2復合結構薄膜的形貌、成分和物相組成以及生物活性和耐蝕性。主要結果如下:
　　采用恒壓二次陽極氧化法，在H2O+H3PO4+NH4F+乙二醇體系中，在純鈦表面制備出管結構可控、取向一致、重復性好的TiO2納米管薄膜，采用陰極電沉積技術在鋅鹽水溶液中成功制備出垂直基底生長、形貌均一的ZnO納米棒。結果表明:表面呈親

3、水性的TiO2納米管基底有利于六棱柱型ZnO納米棒的生長;HMT的引入、溶液中飽和的氧濃度及Zn2+濃度的增加、沉積時間的延長均可提高ZnO納米棒的結晶度和擇優(yōu)生長趨勢;沉積電壓在1.0V～2.0V范圍內均可獲得形貌規(guī)則的ZnO納米棒，電壓繼續(xù)增大時，ZnO沿c軸擇優(yōu)生長趨勢則消失;同時發(fā)現(xiàn)鋅源對ZnO的形貌影響較大，當以ZnCl2為鋅源時，較高的Zn2+濃度(10mM)會導致六邊形ZnO納米片的生成，歸因于高濃度的Cl-阻礙nO的擇優(yōu)

4、生長，Zn(NO3)2·6H2O為鋅源時在實驗條件下(0.5～10nM)電沉積ZnO均獲得ZnO納米棒。
　　模擬體液浸泡試驗表明TiO2納米管薄膜和ZnO納米棒/TiO2納米管復合薄膜較純鈦具有良好的生物活性;模擬體液中電化學測試試驗表明純鈦表面形成TiO2納米管膜層耐腐蝕性提高，形成ZnO納米棒/TiO2納米管復合膜層耐腐蝕性有所降低。
　　本文也初步探討了ZnO納米棒/TiO2微孔（槽）復合結構的制備研究，結果顯示:溝