三明治结构钌插层二氧化钛光催化四环素降解性能研究

纳米TiO_(2)具有高催化活性、高化学稳定性、成本低廉和安全无毒等优势,是目前广泛使用的一类光催化剂,但较大的禁带宽度和较高的光生电子-空穴复合速率使其光子利用率偏低。本研究利用微刻蚀法设计合成了二维TiO_(2)纳米片,并进一步与Ru复合,构建了三明治结构Ru@TiO_(2)高效光催化剂。采用不同表征手段研究了三明治结构Ru@TiO_(2)的表面形貌、电子结构、光电特性和光降解盐酸四环素的性能。结果表明:插入Ru将TiO_(2)的光响应范围由紫外光区拓展至整个可见-近红外光区,光子吸收和载流子分离效率得以提升,同时提高了体系光催化活性。模拟太阳光(AM 1.5G,100 mW·cm^(–2))照射80 min,三明治结构Ru@TiO_(2)高效光催化剂对盐酸四环素的降解效果出色,降解效率达到91.91%。本研究为TiO_(2)基高效光催化剂结构设计提供了一条有效途径。

细晶粒BaTiO_3陶瓷的微结构及介电性能测试

采用放电等离子烧结技术，在９００℃下得到细晶粒尺寸的、均匀的、纯ＢａＴｉＯ３陶瓷。对样品的高分辨电镜分析表明，晶粒中只有１８０°电畴，没有９０°电畴，晶界宽度相当于两倍的晶格常数．同时观察到有部分孪晶出现．对细晶粒陶瓷介电性能的测量表明，介电常数对晶粒尺寸有明显的依赖关系，认为李晶的存在是导致小晶粒陶瓷介电常数没有迅速降低的原因之一．对这一效应，用通常的串、并联模型不能很好地拟合。

钛酸钡/硅酸钙复合生物活性压电陶瓷的制备及性能研究

压电材料产生的电信号能够促进成骨细胞增殖分化,但不具有良好的诱导矿化能力;生物活性材料在生理环境下能够诱导类骨羟基磷灰石的沉积,但又不能产生电信号促进成骨。因此,开发出一种既能产生电信号,又能诱导矿化沉积的复合生物活性压电材料,具有重要意义。本研究以钛酸钡为压电组分,以硅酸钙为生物活性组分,采用固相烧结法制备了钛酸钡/硅酸钙复合生物活性压电陶瓷,测试了压电性能,并用体外矿化实验评价了诱导矿化能力。硅酸钙复合含量达到30%时,复合陶瓷仍具有一定的压电性能(d_(33)=4 pC·N^(-1)),并且能够在模拟体液中诱导磷酸钙沉积。钛酸钡与硅酸钙的复合能够同时具有压电性和生物活性,为骨修复材料提供了新的选择。

Al_2O_3/Ni包裹粉体的制备、烧结行为及其显微结构研究

利用非均相沉淀包裹技术，在铝无机盐溶液中制备出氧化铝前驱体包裹纳米镍颗 粒的复合粉体，并通过能量发散能谱（ＥＤＳ）以及俄歇电子能谱（ＡＥＳ）研究包裹粉体的成分构 成，发现镍纳米颗粒表面均匀地包裹一层氧化铝的前驱体．煅烧后的包裹粉体在氩气氛中进行 热压烧结．结果表明，与溶胶－凝胶法制备的粉体相比，包裹粉体可以在较低的温度下达到致 密化．烧结后的材料其显微结构明显不同于球磨粉体烧成的材料，不论在氧化铝晶界或晶内， 镍颗粒与氧化铝之间都有孔隙，这是由于镍的热膨胀系数比氧化铝的热膨胀系数大引起的． Ａｌ２Ｏ３／Ｎｉ复合材料的断裂方式以沿晶断裂为主.

Y-TZP/Al_2O_3复相陶瓷的液相烧结及显微结构

通过在Y-TZP／Al2O3复相陶瓷材料中加入一定的添加剂，可以使其在较低的温度下进行液相烧结，使材料的烧结温度大幅度降低．由于液相的存在，氧化锆晶粒较细，而氧化铝晶粒可以借助液相发育成长柱状，这种形状的晶粒有利于陶瓷材料的力学性能，复相材料仍然保持较高的强度和断裂韧性．

Zn铁氧体纳米晶的磁性及微结构研究

通过高能球磨方法由α-Fe2O3+ZnO混合粉体制得的Zn铁氧体纳米晶具有非正型分布的尖晶石结构,表现为亚铁磁性,其比饱和磁化强度σs=16.4emu/g。通过适当的热处理可以使Zn铁氧体的结构向正型分布转变;使其磁性向顺磁性转变。

以柠檬酸铵为TiO_2分散剂控制Si_3N_4-TiN复相陶瓷的显微结构

以Si3N4,AlN和TiO2为原料,Y2O3和Al2O3为烧结助剂,通过添加柠檬酸铵作为TiO2的分散剂,采用原位反应合成法制备TiN体积分数为5%的Si3N4-TiN复相陶瓷,在高温烧结过程中原料中的TiO2和AlN反应生成TiN。通过扫描电子显微镜观察了柠檬酸铵分散剂用量对Si3N4-TiN 复相陶瓷显微结构的影响。结果表明:添加柠檬酸铵分散剂降低原料混合粉体中TiO2的团聚,获得组分均匀的Si3N-TiO2-AlN复合粉体,从而提高 Si3N4-TiN复相陶瓷中TiN相在Si3N4基体中的分散性,烧结后获得显微结构均匀的Si3N4-TiN复相陶瓷。当在体系中添加0．20g柠檬酸铵分散剂可以显著改善Si3N4-TiN复相陶瓷的显微结构,TiN晶粒被控制在0．2-0.3μn。

关于先进结构陶瓷的研究

本文回顾了我国先进陶瓷材料研究四十余年来的进展．我国一贯重视陶瓷学的基础研究和应用基础研究对陶瓷工艺的指导作用，同时亦更注意新材料的工艺研究．本文简要地介绍了这些方面的主要成就．最后，对先进结构陶瓷材料研究需要考虑的问题提出一些拙见，以供讨论．

中国先进陶瓷研究及其展望

本文综述了中国在先进陶瓷，包括结构陶瓷和功能陶瓷的研究概况及其展望。从本世纪五十年代以来，我国即开展先进陶瓷的基础研究和应用研究，在此基础上，逐步形成了在这一领域中的研究趋向，即多相复合陶瓷、纳米陶瓷和陶瓷材料的剪裁与设计。

连续纤维增强陶瓷基复合材料研究与应用进展

连续纤维增强陶瓷基复合材料作为新型轻质结构材料受到各国高度关注。该材料在保持陶瓷材料的耐高温、抗腐蚀等优点的同时,克服了陶瓷材料的脆性,具有高的应用可靠性,成为目前最具潜力的高温热结构材料之一。近40多年,欧美等发达国家对陶瓷基复合材料开展了广泛的研究,已在航空航天、新能源等领域实现了工程应用或工程验证。针对不同服役环境,综述了不同类型陶瓷基复合材料研究及应用进展,并结合本团队的研究工作对陶瓷基复合材料的研究趋势进行了总结和展望,旨在为进一步推动陶瓷基复合材料的研究和发展提供参考。

SiO_(2)气凝胶@聚合物复合材料的制备方法及性能研究进展

SiO_(2)气凝胶@聚合物复合材料融合了SiO_(2)气凝胶纳米多孔、低热导、耐高温特性及聚合物柔韧、高强特性,可在微观尺度形成独特的有机无机互渗透结构,既克服了SiO_(2)气凝胶脆性大、强度低的固有缺陷,也增强了聚合物的隔热、耐高温、阻燃、疏水等功能,从而可用于需求高强、高韧、高效绝热、耐高温、阻燃、防火、超疏水等多种复合功能的应用场景,是当前气凝胶新材料领域的研究热点。本文从SiO_(2)气凝胶@聚合物复合材料的制备方法、组成与微观结构、物理化学性能三个角度综述了当前领域最新研究进展,涵盖了环氧树脂、聚氨酯、聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚苯乙烯等常见聚合物体系,归纳总结了“共混法”“共前驱体法”“气凝胶或聚合物原位生长法”三种典型制备途径,分别从组成与结构、力学性能、热学性能、阻燃性能、疏水性能等方面,阐述了气凝胶@聚合物复合材料的结构与性能特点,分析了制备方法及气凝胶掺量等因素对复合材料体系结构与性能的影响规律。在此基础上,梳理了SiO_(2)气凝胶@聚合物复合材料当前研究存在的问题及未来可能的发展方向。

稀土掺杂萤石结构卤化物晶体团簇结构研究

稀土掺杂萤石卤化物在国民经济、国防建设等领域发挥着不可替代的作用。萤石卤化物特殊的晶体结构导致稀土离子团聚,目前针对稀土离子团聚的系统研究还比较少。本文以稀土掺杂萤石卤化物为研究对象,采用第一性原理计算系统研究了从稀土离子单体到高阶团簇的结构特征、演变规律、联系及其影响因素。研究发现,稀土离子单体中心1|0|0|11(C_(4v))和1|0|0|12(C_(3v))稳定性随离子半径变化而改变,且不同晶体的变化趋势不同,与晶格畸变分析结果一致。晶格畸变与库仑作用相互耦合决定了电荷补偿间隙卤离子的占位倾向性,即C_(4v)和C_(3v)中心的相对稳定性。此外,共价效应使得PbF_(2)和SrCl_(2)晶体单体中心结构及其稳定性与CaF 2、SrF_(2)和BaF 2不同。研究还揭示了晶体离子性和晶胞尺寸对单体中心能量差斜率的影响。文中还研究了稀土离子高阶团簇的结构,其稳定性演变规律与单体中心相对应。本文提出了高阶团簇相对稳定性判据,为新型稀土掺杂萤石卤化物的探索、筛选和研发提供指导,有望进一步拓展其应用范围。

Y_(2)O_(3)改性SiC陶瓷高温水氧行为研究

连续碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiCf/SiC)因高温水氧侵蚀致使力学性能急剧下降,限制了其热端部件在航空发动机中的长寿命服役。研究证实,该侵蚀主要表现为SiC基体和纤维与水、氧气反应生成气相Si(OH)_(4),导致质量耗散。因此,从组分、结构调控角度提升SiC耐水氧侵蚀性能已成为研究热点。对比研究了添加和未添加Y_(2)O_(3)对SiC陶瓷水氧侵蚀行为的影响。与SiC陶瓷相比,SiC-Y_(2)O_(3)陶瓷的氧化速率及挥发速率均明显下降,且随着氧化温度的升高,两者差距愈发明显,可见添加Y_(2)O_(3)后SiC陶瓷的耐水氧侵蚀性能得到明显改善。氧化后的陶瓷微观结构表明,SiC-Y_(2)O_(3)陶瓷氧化层明显更薄且更致密,进一步分析表明这主要由Y组分在陶瓷表面的迁移以及聚集所致。在侵蚀过程中,陶瓷内部的Y_(2)O_(3)会向SiC陶瓷表面迁移,并与SiO_(2)反应形成β-Y_(2)Si_(2)O_(7),并逐渐聚集形成连续的Y_(2)Si_(2)O_(7)层。因此,在氧化层与SiC陶瓷交界处形成了一个富Y_(2)Si_(2)O_(7)/富Y_(2)O_(3)层。多层含Y氧化层在陶瓷表面形成水氧阻挡屏障,有效抑制了水氧介质向陶瓷内部的渗透与侵蚀。该研究结果为SiC_(f)/SiC复合材料的耐水氧结构设计与调控提供了重要思路。

含铜硅酸钙纳米棒复合水凝胶用于肿瘤治疗和皮肤伤口愈合性能研究

为了清除皮肤肿瘤手术切除后的残余肿瘤细胞并促进皮肤伤口愈合,开发一种具有肿瘤治疗和促进皮肤伤口愈合功能的水凝胶具有重要意义。本研究以水合硅酸钙纳米线为基体材料,以NaCl和KCl为熔盐介质,CuSO_(4)·5H_(2)O为铜源,采用熔盐法制备了含铜硅酸钙(Cu-CS)纳米棒,并将其复合到海藻酸钠水凝胶得到Cu-CS纳米棒复合水凝胶(Cu-CS/SA)。实验结果表明,随着铜盐添加量增大和熔盐处理温度升高,Cu-CS纳米棒的Cu含量逐渐上升,但其催化过氧化氢(H_(2)O_(2))生成羟基自由基(·OH)的性能呈现先升高后下降的趋势;在3%铜盐添加量和熔盐处理温度700℃条件下所制备的3Cu-CS纳米棒具有最佳的催化性能,Cu元素均匀地分布在纳米棒表面,其价态为+2价,且Cu元素的含量极低,仅为0.61%。细胞实验发现Cu-CS纳米棒含量不超过20%的复合水凝胶具有良好的生物相容性,并且Cu-CS/SA水凝胶在模拟肿瘤微环境条件下能催化H_(2)O_(2)生成高细胞毒性的·OH,进而实现化学动力学治疗肿瘤的效果,同时还能促进血管内皮细胞和成纤维细胞的增殖和迁移。因此,Cu-CS纳米棒复合水凝胶有望用于皮肤肿瘤术后治疗。

医用镍钛合金表面改性研究进展

医用镍钛合金具有独特的形状记忆效应、超弹性、优良的力学性能以及生物相容性,被广泛用作外科植入材料。然而,过量镍离子析出可能导致过敏、炎症等不良反应;且医用镍钛合金属于生物惰性材料,对人体组织微环境缺乏响应性,需进行表面改性增强其耐腐蚀性,并赋予其特定的生物学功能。本文将常用的表面改性方法分为物理改性、化学改性和复合改性三大类;总结分析各方法的特点、优势和局限;介绍采用各方法对医用镍钛合金表面改性的相关研究进展;指出现阶段表面改性面临的问题;并展望了医用镍钛合金表面改性未来的发展方向。

医用钛表面石墨烯薄膜的PECVD法制备及其性能

目的在医用钛表面制备石墨烯薄膜,研究生长时间对石墨烯薄膜理化性能和生物学性能的影响。方法采用等离子体增强化学气相沉积设备,在医用钛表面制备石墨烯薄膜,控制石墨烯薄膜生长时间为5、10、30 min。通过拉曼光谱、扫描电子显微镜、接触角测量仪和电化学工作站对石墨烯薄膜的结构、表面形貌、表面润湿性和耐腐蚀性进行表征,通过小鼠成骨细胞培养评价石墨烯薄膜的细胞相容性。结果薄膜的拉曼结果呈现石墨烯的D、G和2D特征峰。生长时间为10 min和30 min的石墨烯薄膜在医用钛表面呈现垂直纳米片状态。随着生长时间的延长,医用钛表面石墨烯薄膜的水接触角逐渐增大。3组样品中,生长时间为5 min的样品具有最小的腐蚀电流密度(1.822×10^(‒7)A/cm^(2)),生长时间为10 min的样品具有最高的腐蚀电位(‒0.404 V);生长时间为5 min和10 min的样品有利于细胞的黏附与铺展,生长时间为30 min的样品对小鼠成骨细胞活性具有一定的抑制作用。结论石墨烯薄膜可以有效提高医用钛的耐腐蚀性。石墨烯薄膜生长时间影响其形貌,进而改变水接触角。不同生长时间的石墨烯薄膜对小鼠成骨细胞的黏附和铺展表现出明显的差异。

Nd掺杂硅酸钙及其复合电纺丝膜的制备及性能研究

同时具有光热效应与组织修复活性的生物材料在再生医学领域具有潜在应用前景。考虑到稀土元素Nd的荧光发光与光热双重特性,结合钙硅基(Ca-Si)生物材料优异的组织修复活性,有可能制备多功能组织损伤修复材料。本研究通过在硅酸钙中引入Nd元素,采用共沉淀方法及800℃以上煅烧,成功制备了Nd-Ca-Si基生物陶瓷粉体(Nd/CS),并评价了粉体的物相组成、光热和荧光性能;进一步采用静电纺丝技术制备了陶瓷粉体/高分子复合膜,并评价了其理化性能与生物学性能。结果显示,Nd/CS陶瓷粉体和复合膜不但具有优异的光热性能与荧光性能,还具有较好的荧光测温性能。细胞实验证实复合膜具有优良的生物学性能。这种集光热治疗、荧光成像/荧光测温、生物活性功能于一体的Nd-Ca-Si基生物陶瓷及其复合材料有望应用于再生医学领域。

钛掺杂对介孔硅材料结构性能的影响

在室温碱性条件下合成了Ti掺杂的介孔硅材料MCM－41，借助XID3、IR、HREM和N2吸附等分析手段，探讨了Ti掺杂量对介孔材料结构和性能的影响．结果表明：掺杂的Ti离子可以进入Si骨架，并生成Si－O－Ti键．随着Ti掺杂量的增加，六方规则排列的介孔硅结构有序度下降，最终可导致结构一致性的破坏．

铜离子掺杂对TiO_2纳米颗粒膜结构和性能的影响

采用溶胶-凝胶法在普通的载玻片上制备了锐钛矿型TiO2和过渡金属Cu离子掺杂TiO2薄膜.通过XRD,UV-VIS,XPS,AFM表征了合成的薄膜,表明铜离子掺入后,薄膜变得更加致密.铜离子以Cu2O的形式存在.在紫外光照射下,TiO2薄膜表现出明显的亲水性.对于掺铜的TiO2薄膜,随着铜掺杂量的增加,铜（Ⅰ）对亲水性能的抑制作用亦增强.

Fe_2O_3/TiO_2和ZnO/TiO_3纳米颗粒薄膜的亲水性能和光催化性能的研究

采用溶胶-凝胶法在玻璃上制备了锐钛矿型TiO_2和过渡金属铁、锌离子掺杂的TiO_2薄膜,并通过XRD、XPS、AFM表征了合成的薄膜。结果表明铁和锌离子掺入后,TiO_2薄膜变的更加致密。铁离子和锌离子分别以Fe_2O_3和ZnO的形式存在,在紫外光照射下,TiO_2薄膜表现明显的亲水性,金属离子掺杂的TiO_2薄膜,亲水性能明显增强,铁离子掺入对光催化降解甲基橙有一定的抑制作用;少量的锌离子掺入对光催化降解甲基橙有促进作用,锌离子掺入量增大后,效果并不明显。