納米氧化鈦、羥基磷灰石、氧化鋅及氧化鈰陶瓷材料的制備及性能研究.pdf

1、陶瓷材料是人類應用最早的材料之一?？邎杂病⒎€(wěn)定，可以制造工具、用具，在一些特殊的情況下也可以用作結構材料。隨著納米工藝等新的制備技術的出現(xiàn)，其應用范圍也進一步拓展。 近年來，骨組織工程成為一項迅速發(fā)展、不斷革新的熱點課題。尋找好的骨替換材料已成為許多國家的研究項目之一。生物陶瓷是骨替換材料的一種類型。最近，納米材料的研究得到了廣泛的關注。本論文利用水熱法制備了二氧化鈦(TiO2)、羥基磷灰石(HA)、氧化鈰(CeO2)陶瓷材料，

2、并進行了體外生物活性研究。 制得的二氧化鈦材料通過掃描電鏡、X射線能譜儀、X射線衍射儀對二氧化鈦表面的形貌與組成進行了研究，結果表明所得材料是由直徑10-18nm、長60-180nm的納米棒組成的。通過將納米二氧化鈦棒在恒溫、振蕩的條件下浸泡于模擬體液(SBF)中，通過檢測在模擬體液中材料表面生成的羥基磷灰石(HA)的能力來評估其體外生物活性。結果顯示，TiO2納米棒經過在SBF中浸泡一天即在表面生成納米HA；表明該TiO2納米

3、棒材料具有優(yōu)良的生物活性，在生物材料的應用領域有廣闊前景。 在沒有任何表面活性劑存在的情況下，利用水熱法合成了尺寸分布均勻的羥基磷灰石納米棒，其長度和直徑分別為0.2-0.6μm和45-60nm。通過模擬體液浸泡實驗，研究了其體外生物活性。結果顯示，浸泡十天后的羥基磷灰石納米棒直徑增加為60-140nm，表面有新的羥基磷灰石層的形成，表明了該羥基磷灰石納米棒具有良好的生物活性。 采用水熱法制備梭形二氧化鈰。通過將二氧化鈰

4、在恒溫、振蕩的條件下浸泡于模擬體液(SBF)，通過檢測在模擬體液中材料表面生成的羥基磷灰石(HA)的能力來評估其體外生物活性。利用掃描電鏡、X射線衍射以及能譜、紅外等方法對樣品進行分析和表征。實驗結果表明，在模擬體液中，二氧化鈰表面發(fā)生一系列反應，表面生成一層羥基磷灰石(HA)，表明該梭形二氧化鈰具有生物活性。 原子力顯微鏡是揭示微生物表面結構及其與功能相關性的一種新的有力工具，它具有比傳統(tǒng)光學顯微鏡更高的放大倍數(shù)和極高的分辨率

5、，能對從原子到分子尺度的結構進行三維成像和測量，并且可以在生理條件下實時進行。納米二氧化鈦和氧化鋅材料具有光催化性，它在污水處理、空氣凈化、太陽能利用、抗菌、防霧和自潔凈等領域有廣闊的應用前景。本論文利用納米TiO2和ZnO經過紫外光照射以后，作用于大腸桿菌，用原子力顯微鏡觀察其抗菌性的表現(xiàn)。實驗結果表明：經過納米TiO2和.ZnO抗菌作用后的大腸桿菌菌體與正常菌體相比，其表面變得不光滑，彈性程度不一，細菌表面有囊泡出現(xiàn)，表面粗糙度增加

6、，進一步揭示了納米TiO2和ZnO抗菌作用的機理，即抗菌劑使菌體表面粗糙度變大，表面彈性變小且變化無規(guī)律，菌體表面粘附力變弱，從而進一步導致了細菌的死亡。 納米TiO2作為一種光催化劑，其應用研究引起了廣泛關注。本文利用溶膠浸漬并于500攝氏度燒結的方法分別制備負載于玻璃板和玻璃微珠的二氧化鈦以及鐵摻雜的二氧化鈦薄膜催化劑。薄膜催化劑分別用紫外分光光度計、X射線衍射和原子力顯微鏡等方法進行了表征。鐵摻雜的二氧化鈦催化劑(含10％