纳米二氧化钛/玻璃鳞片协同增强环氧树脂的耐磨性研究

[目的]环氧树脂(EP)复合材料虽有良好的力学性能和化学稳定性,但脆性大、摩擦因数高、耐磨性差,使其难以满足运动摩擦部件的性能要求。[方法]通过向EP基体中添加改性纳米TiO_(2)和玻璃鳞片(GF)制备了TiO_(2)/GF/EP复合材料,研究了纳米TiO_(2)添加量对复合涂层性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对涂层的断面形貌和分子结构进行了表征。[结果]利用KH-550硅烷偶联剂对纳米TiO_(2)进行改性处理消耗了其表面大量的羟基,有效减少了纳米TiO_(2)的团聚。GF和改性纳米TiO_(2)与EP基体的界面相容性良好,TiO_(2)/GF/EP复合涂层的致密性与纯EP涂层相比明显提高。对于添加了相对于EP质量4%的纳米TiO_(2)和30%的GF的复合涂层,其显微硬度比纯EP提高了46.8%,摩擦因数和磨损后的质量损失分别比纯EP减小了46.1%和52.0%。[结论]改性纳米TiO_(2)和GF共同作为填料加入,可使EP的显微硬度和耐磨性得到明显提高,摩擦因数明显减小,综合性能得到提升。

明胶/紫甘蓝花青素/纳米二氧化钛指示膜的制备及其在鲜虾保鲜中的应用

以明胶为成膜基材,以紫甘蓝花青素和纳米二氧化钛(titanium oxide,TiO_(2))为新鲜度指示剂和屏蔽紫外防护剂,采用溶液浇铸法制备智能指示膜表征不同含量纳米TiO_(2)对指示膜物理性能、光照稳定性和机械性能的影响。结果表明:TiO_(2)的引入能够明显提高指示膜的光照稳定性,改善指示膜的力学性能和水蒸汽阻隔性,当TiO_(2)添加量为1.0%时,指示膜断裂伸长率为21.55%,拉伸强度为22.73 MPa,,水蒸气透过系数为3.885 g/(m·s·Pa),光照稳定性强,指示膜的综合性能最好。傅里叶变换红外光谱和扫描电子显微镜结果表明,明胶、花青素以及TiO_(2)之间形成新的氢键,指示膜的网络结构变得更加致密。此外,将综合性能最优的指示膜应用于虾(4℃)新鲜度监测,在试验期间指示膜产生明显的颜色变化,并对应鲜度等级划分,相关性分析表明指示膜色差值(ΔE)与挥发性盐基氮(total volatile basic nitrogen,TVB-N)含量存在显著正相关(R^(2)=0.913 3),表明指示膜能够对鲜虾的新鲜度进行可视化实时监测。

纳米二氧化钛暴露的神经毒性作用及机制

以多巴胺能神经细胞SH-SY5Y和PC12为实验模型,深入探讨了不同晶型(锐钛矿型、金红石型、混合型)和不同粒径(25,50,100nm)的纳米二氧化钛(TiO_(2)-NPs)暴露对多巴胺能神经细胞的毒性影响及机制.结果表明,金红石型TiO_(2)-NPs暴露具有更强的毒性作用,其次是混合型和锐钛矿型.此外,粒径较小的TiO_(2)-NPs对神经细胞的毒性更显著,特别是25nm粒径的TiO_(2)-NPs,其神经毒性作用与诱导活性氧自由基生成和细胞凋亡相关.蛋白免疫印迹法发现,TiO_(2)-NPs能上调Bax和细胞色素C的水平,下调Bcl-2的表达,同时激活Caspase-3,表明TiO_(2)-NPs通过影响线粒体凋亡途径相关蛋白的表达诱导多巴胺能神经细胞凋亡.

新型纳米二氧化钛光触媒消毒剂的多功能应用与安全性

纳米二氧化钛因其优良的光电属性在光催化消毒杀菌领域有着良好的应用前景。然而,需要紫外光的条件极大地限制了其应用。近年来,科学家们设计了一系列各式各样的修饰,主要有贵金属/常规金属颗粒修饰、氮掺杂、碳-二氧化钛纳米材料复合、与其他半导体纳米材料形成异质结,极大地提高了纳米二氧化钛对可见光的利用率。本文对近年来新型纳米二氧化钛光触媒消毒剂的修饰种类、多功能应用和安全性等进行综述;强调修饰的新型纳米二氧化钛光触媒消毒剂具有多功能性,不仅具有优良的抗菌性,还有消除有机污染物、有毒重金属和杀虫的功能。然而,材料的回收利用困难和选择修饰元素不妥,可能带来生物安全性问题,是纳米光触媒安全应用需要考虑的问题。本综述可为纳米二氧化钛光触媒消毒剂的安全和高效应用提供参考。

鞣花酸对纳米二氧化钛颗粒诱导肝损伤的保护作用及其机制

目的探讨鞣花酸(EA)对纳米二氧化钛颗粒(TiO_(2)NPs)诱导的肝损伤发挥保护作用的机制。方法小鼠随机分为对照组、EA组、TiO_(2)NPs组和TiO_(2)NPs+EA组,对照组不做任何处理,TiO_(2)NPs组接受TiO_(2)NPs 150 mg/(kg·d)灌胃处理,EA组接受EA 50 mg/(kg·d)灌胃处理,TiO_(2)NPs+EA组在TiO_(2)NPs 150 mg/(kg·d)给药基础上灌胃给予EA 50 mg/(kg·d)。8周后取材,检测各组肝损伤指标,并观察肝组织病理学形态改变。Western blot检测各组氧化应激相关Ogg1、脂质合成相关Srebp-1c、内质网应激相关Bip、Pdi、ATF6-p50、ATF6-p90、p-Ire1α、Xbp1s、Xbp1u、p-eIf2α、ATF4和肝纤维化相关α-SMA表达。qPCR检测各组维持脂质代谢稳态相关Acox2、Ces1g、Acot7、Pparα、Cpt1a、Scad、Srebf1、Mlxipl、Lxrα、Xbp1s、内质网应激相关Atf4、Chop和肝纤维化相关Tgfb、Col 1α1、α-Sma的mRNA水平。结果与对照组相比,TiO_(2)NPs组小鼠肝指数增加,肝脏结构紊乱。Ogg1、Srebp-1c、Bip、ATF6-p50、ATF6-p90、p-Ire1α、Xbp1s、Xbp1u、p-eIf2α、ATF4及α-SMA的表达显著增多。Acox 2、Ces 1 g、Acot 7、Cpt1a及Scad的mRNA水平显著下降,而Pparα、Srebf 1、Mlxipl、Lxrα、Xbp 1 s、Atf 4、Chop、Tgfb、Col 1α1及α-Sma的mRNA水平显著升高。与TiO_(2)NPs组相比,TiO_(2)NPs+EA组小鼠以上指标呈现相反趋势。结论EA通过减轻氧化应激、内质网应激和脂质代谢紊乱缓解TiO_(2)NPs诱导的肝损伤。

纳米二氧化钛尾气降解沥青路面性能研究

为改善城市空气质量、减少尾气污染,探讨了将纳米二氧化钛(TiO_(2))应用于不同涂覆方式的沥青路面材料中,以减少汽车尾气污染的效果。试验结果表明,纳米TiO_(2)的添加量与降解效果呈正相关,在经济性方面,纳米TiO_(2)的最佳添加比例为2%。在涂覆方式比较中,采用雾封层和含砂雾封层涂覆方式表现出较好的光催化降解效果和耐久性,适用于道路表面的长期使用。

纳米二氧化钛光催化综合实验设计与实践

该文设计了包含纳米二氧化钛制备方法、应用评价、结构表征及小试应用的光催化综合实验。该实验采用溶胶-凝胶法和沉淀-浸渍法制备了纳米二氧化钛,通过降解模拟染料废水评价了其光催化活性,利用扫描电子显微镜、比表面分析仪、X射线衍射仪对其进行了表征,通过对比小试实验体会了“放大效应”及相关工程参数带来的影响。该实验融合了多门学科知识,使学生知识体系更加完整、创新能力得到增强、科学素养得到提升。

纳米二氧化钛对靛蓝染料的紫外辐射催化降解

为研究二氧化钛对固态靛蓝、靛蓝悬浮液的光催化效果,以固体表观变化、K/S值、红外光谱图、悬浮液浊度为指标,考察了纳米二氧化钛含量、光照时间以及光源等对催化降解靛蓝的影响。结果表明:纳米二氧化钛对固态靛蓝具有催化降解能力;辐射时间越长,固态靛蓝的脱色速率越快;紫外辐射8 h,固态靛蓝的脱色较快;提高二氧化钛的含量有利于固体靛蓝的褪色;二氧化钛浓度为60%时,催化降解效果较好;据红外光谱图推测,固态靛蓝在纳米二氧化钛的作用下可直接降解矿化。

磷酸盐对纳米二氧化钛吸附水体中重金属离子行为的影响和机理分析

纳米二氧化钛(n TiO_(2))被广泛应用于去除水体中的重金属。磷酸盐作为水体中普遍存在的无机阴离子,能够对重金属离子在n TiO_(2)上的吸附特征产生影响。本文聚焦磷酸盐存在条件下n TiO_(2)胶体颗粒对典型重金属离子(Zn^(2+)和Cd^(2+))的吸附行为,以电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定吸附平衡后水相中重金属离子的浓度。通过批量吸附实验考察不同水化学条件下(离子强度和共存阴离子),磷酸盐对n TiO_(2)胶体颗粒吸附水体中Zn^(2+)和Cd^(2+)特征的影响规律。采用经典吸附等温线模型对实验数据进行拟合,并结合纳米颗粒的Zeta电位和粒径变化等表征手段揭示了相关吸附机制。研究发现:①磷酸盐的存在能有效地增强重金属在n TiO_(2)上的吸附,Zn^(2+)和Cd^(2+)的最大吸附量分别由121.1mg/g和84.7mg/g增加至588.3mg/g和434.8mg/g,增加了3.8~4.1倍。这主要由于磷酸盐能够通过桥连作用形成金属-磷酸盐-n TiO_(2)三元络合物以及增加重金属离子和胶体颗粒之间的静电引力,从而增强n TiO_(2)对重金属离子的吸附。②背景溶液中离子强度的增加会降低n TiO_(2)对重金属离子的吸附效果。当背景溶液中离子强度(NaCl浓度)从0增加至10mmol/L时,n TiO_(2)与金属离子之间的静电吸引会减弱,同时Na+与重金属离子竞争n TiO_(2)表面吸附位点亦降低了n TiO_(2)对重金属离子的吸附。③共存竞争性阴离子(如Cl-、NO_(3)^(-)和SO_(4)^(2-))会削弱磷酸盐对n TiO_(2)吸附金属离子的增强作用,抑制顺序为:SO_(4)^(2-)>NO_(3)^(-)>Cl-,即与其离子半径的数量级成反比。这是由于共存阴离子与磷酸盐竞争n TiO_(2)表面的吸附位点所致。研究结果表明,磷酸盐可以显著地增强n TiO_(2)对重金属离子的去除效能,但是去除效能的大小会受到背景溶液中水化学条件的影响。

纳米二氧化钛对小鼠亚慢性暴露的肠道微生物组和代谢组关联分析

基于微生物组学和代谢组学技术探讨纳米二氧化钛(TiO_(2))颗粒对C57BL/6小鼠肠道微生物和粪便代谢物的影响及组学间的关联性。设置对照组和实验组,对照组灌胃磷酸盐缓冲液,实验组以100 mg/(kg mb·d)纳米TiO_(2)灌胃,连续暴露13周。测定血糖、血脂等指标,并利用16S rDNA测序和气相色谱-质谱技术对肠道内容物进行分析,筛选出显著变化的微生物和差异代谢物。结果表明,与对照组相比,实验组小鼠空腹血糖水平显著上升(P=0.032)。厚壁菌门(Firmicutes)、样棒菌属(Allobaculum)、乳杆菌属(Lactobacillus)、颤螺旋菌属(Oscillospira)相对丰度增加。差异代谢物与甘油酯类代谢、半乳糖代谢、色氨酸代谢通路有关。厚壁菌门细菌相对丰度与差异代谢物水平呈负相关,其他门类的细菌相对丰度与差异代谢物水平呈正相关。推断小鼠在纳米TiO_(2)亚慢性暴露后,所产生的毒性作用可能与粪便中糖脂代谢异常相关。

纳米二氧化钛的光催化与减摩性能研究进展

纳米二氧化钛(TiO_(2))作为一种环境和能源领域出色的光催化剂以及一种新型的发动机纳米润滑油添加剂,受到越来越多的关注。综述纳米TiO_(2)复合材料在不同掺杂方式下在光催化方面的研究及应用进展,以及纳米TiO_(2)及其复合材料作为润滑油添加剂的研究及应用进展;总结了综合考虑纳米TiO_(2)复合材料光催化与减摩性能的研究现状,指出将纳米TiO_(2)及其复合材料作为发动机润滑油添加剂时,应综合考虑其光催化与减摩性能,从而实现在减摩的同时降低污染物排放。

双掺纳米二氧化钛和秸秆灰对混凝土力学及微观特性试验研究

我国水泥行业每年排放大量二氧化碳,为降低水泥用量,采用纳米二氧化钛及秸秆灰替代部分水泥,研究不同混合料掺量对混凝土坍落度、抗压及抗拉强度等影响,同时利用SEM探究双掺混合料对混凝土微观结构的影响,并使用CT扫描仪研究单轴压缩下混凝土损伤规律,且利用MATLAB软件提取裂缝长度。试验结果表明,随混合料掺量增加,坍落度呈先增加后下降趋势;掺入纳米二氧化钛与秸秆灰对混凝土早期抗压及抗拉强度提高影响较小,对后期强度影响较大,掺入10%纳米二氧化钛与15%秸秆灰时混凝土抗压及抗拉强度达到最高;SEM图像显示,纳米二氧化钛及秸秆灰协同作用可有效降低孔隙率改善混凝土微观结构;随应变增加,不同掺量下CT数均值呈先增加后下降趋势;掺入纳米二氧化钛及秸秆灰时,裂缝总长度呈下降趋势,但当掺入20%的秸秆灰时,裂缝总长度达172.6μm,过量秸秆灰对混凝土微观结构产生不利影响。

食源性纳米二氧化钛对生物体肠道功能及糖脂代谢的影响

随着纳米技术的不断发展,人们不可避免地通过各种途径接触纳米材料。纳米二氧化钛(TiO_(2)NPs)作为纳米金属氧化物材料家族的典型代表,因良好的增白和抗结性能,故作为食品添加剂广泛应用于食品领域。由于TiO_(2)NPs尺寸较小、比表面积较大,进入机体后可穿过肠道屏障,进入血液循环并在脏器内沉积,影响各部位细胞生理功能,最终引起机体代谢紊乱,这使得人们越发关注TiO_(2)NPs对生物体肠道功能及糖脂代谢造成的不利影响。本文总结饮食摄入TiO_(2)NPs后对机体肠道结构、消化吸收功能、肠道菌群的影响,同时探讨其对糖脂代谢的影响以及分子调控机制,以期为治疗由食源性TiO_(2)NPs引起的肠道疾病、糖脂代谢紊乱,以及规范TiO_(2)NPs的安全使用剂量提供参考。

纳米二氧化钛复合材料的制备及其应用进展研究

在复合材料中加入纳米二氧化钛能够使材料具有更佳的抗老化性和耐温性,且吸收紫外线后抗菌能力更强,在化妆品、涂料等行业得到广泛应用。本文对纳米二氧化钛的制备方法进行了探讨,并对纳米二氧化钛复合材料的应用进展进行研究,以期为相关领域的研究者提供参考。

纳米二氧化钛与磷互作对莱茵衣藻砷累积与生物转化的影响

纳米材料因其较大的比表面积以及较强的反应活性,对砷(As)的环境行为具有一定的调控作用,而这可能对微藻As吸收代谢产生潜在的影响。以模式生物莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)为研究对象,探究不同磷酸盐(PO_(4)^(3−))浓度下,纳米二氧化钛(nano-TiO_(2))对莱茵衣藻中As(Ⅴ)累积和生物转化的影响。结果表明:暴露初期(第1天)nano-TiO_(2)作为载体显著促进了0.013、0.100和0.500 mmol/L PO_(4)^(3−)处理组藻细胞对As的累积,但随着暴露时间的延长,nano-TiO_(2)的载体效应呈下降趋势;暴露结束后(第8天),nano-TiO_(2)添加组中,进入藻细胞的As(Ⅴ)除了还原成As(Ⅲ)及甲基化成二甲基砷外,还能进一步转化为一种可能为砷糖的未知化合物,且随着PO_(4)^(3−)浓度的降低,藻细胞内这种砷糖所占比例逐渐增加,这可能会抑制As(Ⅲ)的外排;暴露结束后(第8天),培养基中主要检测到的As形态为As(Ⅴ)和As(Ⅲ),1.0和0.5 mmol/L处理组还有少量二甲基砷。nano-TiO_(2)的添加降低了培养基中As(Ⅲ)的浓度,尤其是0.5和1.0 mmol/L PO_(4)^(3−)处理组。研究结果表明,纳米材料与PO_(4)^(3−)的互作可显著改变微藻As的累积与代谢过程。

聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯/纳米二氧化钛/硅藻土复合材料的制备和表征

以2,5-呋喃二甲酸二甲酯(DMFD)、乙二醇(EG)为原料,原位添加扩链剂均苯四甲酸二酐(PMDA)、纳米二氧化钛(TiO_(2))、硅藻土(DE),以钛酸四丁酯为催化剂,采用酯交换-熔融缩聚法制备聚2,5-呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)/TiO_(2)/DE复合材料。通过核磁共振波谱仪(NMR)、傅里叶变换衰减全反射红外光谱仪(ATR-FTIR)、X射线衍射仪(XRD)和热重分析仪(TGA)等技术手段对其结构、热学性能、力学性能、气体渗透性能及紫外屏蔽性能进行表征。结果表明,PEF/TiO_(2)/DE复合材料被成功制备,且TiO_(2)及DE均为物理掺杂。DE粒子在PEF/TiO_(2)/DE复合材料内部分散良好。所有聚酯粉末为无定形聚集态结构。与PEF相比,PEF/TiO_(2)/DE复合材料的5%质量损失温度(Td,5%)、分解速率最快温度(Tdmax)分别提升12.1℃和8.4℃。PEF/TiO_(2)/DE复合材料的拉伸模量及抗冲击强度最高分别达到2657 MPa和3.2×10^(4)J/m^(2)。纳米TiO_(2)和DE的引入调控了PEF/TiO_(2)/DE复合材料对CO_(2)、O_(2)的渗透性,CO_(2)屏障改善系数(BIF_(CO_(2)))由PEF/TiO_(2)的3.02变为1.37~4.64,O_(2)屏障改善系数(BIFO_(2))由PEF/TiO_(2)的1.36变为0.7~2.07;此外,纳米TiO_(2)的加入赋予PEF良好的紫外屏蔽性能:PEF/TiO_(2)复合材料的紫外屏蔽率由PEF的45.38%提高至83.85%,提高了85%,PEF/TiO_(2)/DE复合材料的紫外屏蔽性能均大于84%。

叶面喷施纳米二氧化钛对‘桂味’荔枝光合作用及开花的影响

以‘桂味’为研究对象,用纳米二氧化钛(nTiO_(2))为主效试剂,探究叶面喷施纳米二氧化钛对荔枝光合作用与成花的作用。以nTiO_(2)、十二烷基硫酸钠(SDS)、凹凸棒(ATP)与秸秆灰(BCS)复合试剂配制比例为WnTiO_(2)∶WSDS∶WATP∶WBCS=200∶8∶40∶5,进行叶面喷施试验。结果表明:转绿时期喷施nTiO_(2)20d后荔枝叶片SPAD值为32.58±0.21,显著高于对照组,老熟期的SPAD值由低于对照组到高于对照,表明nTiO_(2)增加叶片相对叶绿素含量,提升叶片光合能力,增强了其光合速率。nTiO_(2)单体处理植株成花枝率达到99.46%±0.54%,显著高于对照组的95.14%±1.87%。nTiO_(2)对两批雄花花粉活力均有提高作用,花粉萌发率在两个环境条件下均显著高于对照,晴天雨天的萌发率处理的萌发率51.32%±1.98%和46.84%±2.26%,高于对照组的40.91%±1.52%和34.43%±1.79%。可见nTiO_(2)处理促进发荔枝的授粉受精,为提高产量和果实品质奠定了基础。

纳米二氧化钛复合材料降解水中污染物的研究

对金属离子掺杂纳米二氧化钛复合光催化材料降低水中污染物的研究进展进行了论述;金属离子掺杂纳米二氧化钛复合光催化材料相较于纳米二氧化钛,其禁带宽度变窄,提高了在可见光区的吸收性能,提高了光催化活性,提高了污染物降解率。

非金属离子掺杂纳米二氧化钛复合光催化材料降低水中污染物的研究进展

对非金属离子掺杂纳米二氧化钛复合光催化材料降低水中污染物的研究进展进行论述;非金属离子掺杂纳米二氧化钛复合光催化材料相较于纳米二氧化钛,其禁带宽度变窄,提高了在可见光区的吸收性能,提高了光催化活性,提高了污染物降解率。

载银纳米二氧化钛在口腔材料中抗菌性的研究

复杂的口腔微生态环境中存在多种致病性细菌、真菌等,可引起一系列口腔感染性疾病,如釉质脱矿、龋病、义齿性口炎和种植体周围炎等。传统抗菌方法大多未能达到预期的抗菌效果。载银纳米二氧化钛是一种新型复合型纳米无机抗菌剂,可有效杀灭口腔细菌并分解细菌内毒素,无明显耐药性,被广泛应用于口腔材料的抗菌性能研究中。本文就载银纳米二氧化钛的抗菌机制、生物相容性及安全性、在口腔材料中抗菌性能的研究现状进行综述。