β-CaSiO_3晶体的电子结构及光学性质

基于第一性原理的平面波赝势方法(PWP)的局域密度近似(LDA)/广义梯度近似(GGA)计算了β-Ca-SiO3的几何结构、能带结构、态密度和光学性质。其晶胞参数优化结果与实验相比,LDA/GGA的相对误差为-3.62%/1.91%。对优化后的β-CaSiO3晶体进行能带结构分析表明,β-CaSiO3晶体为间接带隙结构,禁带宽度Eg(LDA)=5.53eV,Eg(GGA)=5.18eV。对态密度图及Mulliken电荷分布的分析表明,Ca的d轨道有电子分布,即Ca的s、p、d轨道均参与了成键。β-CaSiO3晶体中Ca与SiO3基团之间形成的化学键主要是离子键,而Si与O之间的化学键是共价键。

β-CaSiO_3/丝素蛋白复合支架材料结构与性能的研究

利用冷冻干燥法制备了β-CaSiO3/丝素蛋白复合支架材料,经XRD和FTIR分析表明复合支架中丝素的结构主要以β-折叠为主;SEM分析显示材料孔隙分布均匀,孔连通性较好,孔径尺寸约为100～300μm。对支架的孔隙率和机械强度等性能进行了表征,研究表明复合支架的孔隙率为83%～87%,机械强度有较大提高。应用模拟体液浸泡实验研究了复合支架的体外生物活性,并用XRD、FESEM和EDS对试样表面进行了表征;结果显示,样品经模拟体液浸泡3天后,表面都能沉积出类骨羟基磷灰石(HA)层,β-CaSiO3的加入能加快复合支架表面沉积类骨HA的速度。研究结果显示β-CaSiO3/丝素蛋白复合支架材料有望作为强度较好的生物活性硬组织修复材料。

共沉淀法低温合成β-CaSiO_3纳米粉体

以正硅酸乙酯和硝酸钙为原料,采用共沉淀法低温制备了β-CaSiO3纳米粉体。系统讨论了沉淀剂、滴加方式、合成体系温度及溶剂等因素对粉体合成的影响;采用XRD,SEM和BET等手段对β-CaSiO3粉体的物相、颗粒的形貌及粉体的比表面积进行了表征。结果表明:在25℃下,用NaOH溶液做沉淀剂,乙醇做溶剂,采用逐滴加入NaOH溶液的方式合成的沉淀前驱体比较均匀,该沉淀前驱体经过680℃煅烧便可以得到纯的β-CaSiO3;扫描照片显示,在700℃下可得到β-CaSiO3纳米颗粒结晶完整棒状粉体。

CaSiO_3:Mn,Pb-B_2O_3系化合物的合成及其UV和VUV发光特性

以CaSiO3-B2O3系化合物为研究对象、Mn作为发光中心,探索了其作为高亮度发光材料的可能性。用高温固相法于1150℃、3h、N2气氛下合成了CaSiO3∶0.066Mn,0.008Pb-B2O3系列单相粉末样品并研究了其发光特性。结果表明,当B/(B+Si)质量比≤0.3时样品为-βCaSiO3单相,随着B2O3含量的变化,没有观察到X射线位置的明显变化,这说明B的固容量有限。当B/(B+Si)质量比0.3时发现有杂质相。在254nm激发下,观察到最大强度位于617nm的红色发射峰且B/(B+Si)质量比=0.3时达到最大。147nm真空紫外激发下的发射峰和紫外激发下的一致,发射强度也在B/(B+Si)质量比=0.3时达到最大;617nm监控下的VUV激发光谱由峰值位于185和253nm的两个激发带构成,分别归属于基质吸收和激活离子激发。

纳米β-硅酸钙/硒的制备及其抗菌性能

为进一步提高β-硅酸钙(β-CaSiO_3)的抗菌活性,在通过油水界面法合成纳米β-CaSiO_3的基础上,结合氧化还原法引入红色纳米硒(Se),制备出纳米β-硅酸钙/硒(β-CaSiO_3/Se)复合物。采用X射线电子能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)对β-CaSiO_3/Se的成分和物相进行表征,进一步采用透射电子显微镜(TEM)观察样品微观形貌。选用大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(S.aureus)测试纳米β-CaSiO_3和β-CaSiO_3/Se的抗菌性能。结果表明,本方法成功制得纳米β-CaSiO_3/Se复合物,其中纳米Se晶型为六方晶型。体外抗菌测试表明,纳米β-CaSiO_3/Se对E.coli和S.aureus均具有优良的抗菌性能。纳米β-CaSiO_3/Se与E.coli和S.aureus接触培养24h的抑菌率分别达到(92±4)%和(95±4)%。纳米β-CaSiO_3/Se有望作为新型多功效生物材料在生物医学领域获得应用。