纳米氧化钛、羟基磷灰石、氧化锌及氧化铈陶瓷材料的制备及性能研究

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1、纳米氧化钛、羟基磷灰石、氧化锌及氧化铈陶瓷材料的制备及性能研究摘要陶瓷材料是人类应用最早的材料之一。窟坚硬、稳定，可以制造工具、用具，在一些特殊的情况下也可以用作结构材料。随着纳米工艺等新的制备技术的出现，其应用范围也进一步拓展。近年来，骨组织工程成为一项迅速发展、不断革新的热点课题。寻找好的骨替换材料己成为许多国家的研究项目之一。生物陶瓷是骨替换材料的一种类型。最近，纳米材料的研究得到了广泛的关注。本论文利用水热法制备了二氧化钛(Ti02)、羟基磷灰石(HA)、氧化铈(Ce02)陶瓷材料，并进行了体外生物活性研究。制得的二氧化钛材料通过扫描电镜、X射线能谱仪、X射线衍射仪对二氧化钛

2、表面的形貌与组成进行了研究，结果表明所得材料是由直径10．18hill、长60．180rim的纳米棒组成的。通过将纳米二氧化钛棒在恒温、振荡的条件下浸泡于模拟体液(SBF)中，通过检测在模拟体液中材料表面生成的羟基磷灰石(HA)的能力来评估其体外生物活性。结果显示，Ti02纳米棒经过在SBF中浸泡一天即在表面生成纳米HA；．表明该Ti02纳米棒材料具有优良的生物活性，在生物材料的应用领域有广阔前景。在没有任何表面活性剂存在的情况下，利用水热法合成了尺寸分布均匀的羟基磷灰石纳米棒，其长度和直径分别为0．2．0．6pm和45．60nm。通过模拟体液浸泡实验，研究了其体外生物活性。结果显示

3、，浸泡十天后的羟基磷灰石纳米棒直径增加为60．140nm，表面有新的羟基磷灰石层的形成，表明了该羟基磷灰石纳米棒具有良好的生物活性。采用水热法制备梭形二氧化铈。通过将二氧化铈在恒温、振荡的条件下浸泡于模拟体液(SBF)，通过检测在模拟体液中材料表面生成的羟基磷灰石(HA)的能力来评估其体外生物活性。利用扫描电镜、X射线衍射以及能谱、红外等方法对样品进行分析和表征。实验结果表明，在模拟体液中，二氧化铈表面发生一系列反应，表面生成一层羟基磷灰石(HA)，表明该梭形二氧化铈具有生物活性。原子力显微镜是揭示微生物表面结构及其与功能相关性的一种新的有力工具，它具有比传统光学显微镜更高的放大倍数

4、和极高的分辨率，能对从原子到分子尺度的结构进行三维成像和测量，并且可以在生理条件下实时进行。纳米二氧化钛和氧化锌材料具有光催化性，它在污水处理、空气净化、太阳能利用、抗菌、防雾和自洁净等领域有广阔的应用前景。本论文利用纳米Ti02和ZnO经过紫外光照射以后，作用于大肠杆菌，用原子力显微镜观察其抗菌性的表现。实验结果表明：经过纳米Ti02和ZnO抗茵作用后的大肠杆菌菌体与正常菌体相比，其表面变得不光滑，弹性程度不一，细菌表面有囊泡出现，表面粗糙度增加，进一步揭示了纳米Ti02和ZnO抗菌作用的机理，即抗菌剂使菌体表面粗糙度变大，表面弹性变小且变化无规律，菌体表面粘附力变弱，从而进一步导

5、致了细菌的死亡。纳米Ti02作为一种光催化剂，其应用研究引起了广泛关注。本文利用溶胶浸渍并于500摄氏度烧结的方法分别制备负载于玻璃板和玻璃微珠的二氧化钛以及铁掺杂的二氧化钛薄膜催化剂。薄膜催化剂分别用紫外分光光度计、X射线衍射和原子力显微镜等方法进行了表征。铁掺杂的二氧化钛催化剂(含10％重量的氧化铁)是通过溶胶凝胶法制得的。结果表明烧结后的催化剂薄膜主要是由锐钛矿型二氧化钛组成。光吸收性能的研究表明利用铁改性后的二氧化钛薄膜有红移现象的发生。二氧化钛／玻璃微珠催化剂用来降解含有活性深兰(K．R)染料的模拟废水。降解试验表明，铁的掺杂提高了二氧化钛的光催化活性，玻璃微珠负载的催化剂

6、较玻璃板负载的催化剂对染料的降解效率得到了明显提高。关键词：生物陶瓷生物活性抗菌光催化SYNTHESISANDPROPERTIESOFNANO—Ti02，NANO—HA，ZnOANDCe02CERAMICMATERIALSABSTRACTCeramicmaterialisoneoftheearliestmaterialsusedbyhuman．Itishardandstableandcouldbemanufacturedintotools，appliancesandusedasstructuralmaterialsinsomespecialinstances．Along、析tllco

7、mingupofnewpreparationtechnologiessuchasnano-tcchnics，theapplicationextensionofceramicmaterialisgettingmoreandmorebroad．Inrecentyears，thebonetissueengineeringbecomesahottopic谢thrapiddevelopmentandunceasinginnovations．Seekingthegoo