贻贝启发接枝骨形态发生蛋白2成骨活性肽的介孔生物玻璃修复股骨髁缺损

背景:骨形态发生蛋白2在胚胎发育、骨骼形成和再生修复中具有重要作用,但高剂量应用与癌症发病密切相关。骨形态发生蛋白2成骨活性段L20能够有效减少癌症等不良反应,并可显著促进骨组织再生。目的:将骨形态发生蛋白2活性肽段以贻贝衍生肽模拟策略接枝在介孔生物玻璃表面,探究其对组织工程成骨性能的影响。方法:(1)采用模板法合成介孔生物玻璃纳米颗粒,采用一步法合成负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20的介孔生物玻璃纳米颗粒,表征负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔活性玻璃纳米颗粒的形貌与体外缓释性能。(2)分离提取SD大鼠骨髓间充质干细胞,传2代后分别与PBS(空白组)、介孔生物玻璃纳米颗粒(对照组)、负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒(实验组)共培养,采用细胞活死荧光染色和CCK-8法检测细胞毒性和细胞增殖,扫描电镜观察细胞黏附;成骨诱导分化后,进行碱性磷酸酶染色、茜素红S染色与成骨相关基因表达检测。(3)取15只SD大鼠,建立双侧股骨髁缺损模型,采用随机数字表法分为3组:空白组(n=5)不植入任何材料,对照组(n=5)植入介孔生物玻璃纳米颗粒,实验组(n=5)植入负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒。术后8周,进行股骨Micro-CT扫描与组织形态观察。结果与结论:(1)扫描电镜下可见负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒为球形、单分散颗粒,透射电镜下可见其具有多孔结构,平均粒径为(268.10±0.58) nm,体外可缓释L20。(2)负载骨形态发生蛋白2成骨活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒无细胞毒性,并且可促进骨髓间充质干细胞的增殖与黏附;与空白组、对照组相比,实验组碱性磷酸酶活性与细胞外基质矿化能力均升高(P <0.05),碱性磷酸酶、Runx2、骨钙素mRNA表达升高(P <0.05)。(3)股骨Micro-CT扫描结果显示,与空白组、对照组相比,实验组新生骨量与骨密度均升高(P <0.05);苏木精-伊红与Masson染色结果显示,与空白组、对照组相比,实验组新骨生成与胶原纤维均增加。(4)结果表明,负载骨形态发生蛋白2活性肽L20介孔生物玻璃纳米颗粒具有良好的生物相容性及体内外促成骨性能,可促进SD大鼠股骨髁缺损的再生修复。

介孔ZrO_2-TiO_2复合材料的制备及电催化还原2-吡啶甲醛性能研究

通过溶胶-凝胶法制备了ZrO_2-TiO_2复合材料,用XRD、TEM、SEM、N2吸脱附法对其结构进行了表征,结果表明,ZrO_2-TiO_2复合材料粒径约为25nm,其比表面积SBET为105.7m2/g,平均孔径为3.66nm,是典型的介孔材料。同时运用循环伏安法和电解合成法研究了该电极对2-吡啶甲醛的电催化还原活性。结果发现,在硫酸中,介孔ZrO_2-TiO_2复合膜电极对2-吡啶甲醛具有良好的还原能力,膜中的TiO_2/Ti(OH)_3电对作为媒质异相间接催化还原2-吡啶甲醛为2-哌啶甲醇,为电化学偶联随后化学催化反应(EC′)机理。以该介孔膜电极为阴极,控制电位为-1.05V,电解还原2-吡啶甲醛为2-哌啶甲醇,平均电流效率为93.2%,产率为90.1%。

Pd负载型介孔ZrO_2-TiO_2复合材料的设计合成及其CO催化氧化性能研究

以介孔结构的复合ZrO2-TiO2为载体负载活性组分,制备了具有高CO催化氧化活性的Pd/ZrO2-TiO2与PdCu/ZrO2-TiO2负载型催化剂。XRD、TEM研究结果表明:活性组分Pd、Cu物种可均匀分散于介孔载体中。系统考察了不同的催化剂载体、制备方法和助催化剂等对该介孔复合材料CO催化氧化性能的影响,结果表明:以ZrO2-TiO2为载体的催化剂其CO催化氧化活性明显优于以介孔Al2O3或介孔SBA-15为载体的催化剂;一步法制备的介孔Pd/ZrO2-TiO2催化剂其CO催化氧化的低温活性较浸渍法制备的Pd/ZrO2-TiO2有很大提高;并且Pd和Cu物种共负载的介孔ZrO2-TiO2复合催化剂具有最优的CO催化氧化活性,其CO的完全催化氧化温度可降至170℃,O2-TPD分析说明Pd和Cu之间的相互作用使得PdCu/ZT催化剂在更低温度具有氧化还原活性。

介孔WO_(3)/SiO_(2)的制备及其氧化脱硫性能

以稻壳为硅源和介孔模板,磷钨酸为钨源,采用等体积浸渍法制备了一系列不同WO_(3)负载量的介孔WO_(3)/SiO_(2)催化剂。结果表明,低负载量的样品,WO_(3)晶粒在载体SiO_(2)上高度分散,且样品的比表面积、外表面积和介孔体积均较高。采用二苯并噻吩(DBT)和4,6-二甲基二苯并噻吩(4,6-DMDBT)模拟油的氧化脱硫反应,评价了样品的催化性能。在优化的条件下,2.4%WO_(3)/SiO_(2)样品给出了99.9%的DBT转化率和99.5%的4,6-DMDBT转化率。

稀土离子(Gd^(3+),Eu^(3+))加载于纳米介孔ZrO_2中的发光

水热合成法制备的高度有序多孔ZrO2具有规则六角排列、均匀纳米孔洞(约1.8nm),丰富的表面、界面态及比表面积和强的蓝 (近)紫外光发射,使其较常规体材料有更优异的性质。以稀土离子为探针,研究了Gd3+,Eu3+在这些纳米微孔中的发光行为。结果表明,500℃下,介孔ZrO2与稀土离子相作用并有效地将能量传递给稀土离子,增进稀土离子发光。而在ZrO2:Gd Eu体系中,Gd3+在ZrO2与Eu3+间起桥梁作用,使基质ZrO2→Eu3+的能量传递更为有效。

纳米介孔ZrO_2及其表面修饰的发光性质

水热合成法制备的高度有序多孔ZrO2具有规则六角排列、均匀纳米孔洞(约1 8nm),并且其蓝、(近)紫外光发射强度比纳米微晶材料高2个数量级。本文研究了纳米介孔ZrO2这种不同于常规体材料与纳米晶材料的特殊发光性质。通过化学方法对纳米介孔ZrO2进行表面修饰后,能进一步提高其光发射强度约3倍。通过这些发光性质的研究,以期增进对ZrO2发光机理的认识。

高稳定性介孔MgO-ZrO2纳米复合物对CO2吸附性能研究

用溶胶-凝胶法制备了介孔MgO-ZrO2纳米复合物,并通过XRD、氮吸附和CO2-TPD等手段表征了材料的结构特征和表面性质。XRD、氮吸附结果表明此纳米复合物具有典型的介孔结构,比表面积达183-212 m^2/g,并且有较好的热稳定性,在700℃以下介孔孔道不会坍塌。另一方面,这种纳米复合物表面具有适中的碱性,其碱性位与基体结合牢固,稳定性好。由于其具有发达的孔隙和适中的碱性,二氧化碳在其表面的吸附量达1.6 mmol/g,且经数次循环后材料的吸附性能无明显下降。

Sol-gel法制备介孔WO_3-TiO_2复合材料及其光催化性能

以非离子表面活性剂P123为结构导向剂,采用溶胶-凝胶法,通过调整P123与(W+Ti)的摩尔比例,经500℃煅烧制备出一系列不同介孔特性的WO3-TiO2复合光催化材料。利用X射线衍射图谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、比表面积分析仪(BET)对复合材料的形貌、孔结构及光谱性质进行表征。研究了介孔WO3-TiO2复合材料对罗丹明B的吸附/光催化降解能力。结果表明,以P123为模板剂所制备的介孔WO3-TiO2复合材料表现出较好的吸附/光催化性能,可见光照射下,0.5g的P123、(W+Ti)摩尔比为0.6%的复合材料经500℃煅烧,对200mL罗丹明B(10mmol/L)的吸附降解率140min后达到97.7%。

高热稳定性介孔ZrO2的制备及其结构稳定性研究

该文阐述了一种催化剂(载体)的制备方法,即在非水溶剂中,通过溶胶-凝胶技术将烷氧基锆和非离子型模板剂自组装,合成出具有蠕虫状结构的介孔氧化锆。发现对凝胶适当后处理,可大大提高介孔氧化锆的热稳定性。通过XRD、TEM、等温氮吸附技术表征,表明该法合成的介孔氧化锆在600～700℃仍能很好地保持介孔结构和形貌。考察了不同后处理方式对改善介孔氧化锆热稳定性的效果,发现随着处理溶液pH升高,产物的热稳定性提高,其中,NaOH等强碱性溶液,可以使介孔氧化锆的热稳定性提高至700℃。

介孔SO_4^(2-)/W-TiO_2@SiO_2可见光催化剂的制备及催化性能

以P123作为模板剂,采用溶胶-凝胶法合成介孔SO42-/W-TiO2@SiO2(WSTS)可见光响应光催化剂。以甲基橙为模型物,考察其在可见光及紫外光区的光催化活性。采用X射线衍射(XRD)、环境扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)、低温氮物理吸附(BET)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)和荧光光谱(PL)对样品的结构及性能进行表征。结果表明:W掺杂不但可以提高样品的比表面积、孔容,而且可以抑制晶型从锐钛矿向金红石转变。与光催化剂P25及未掺杂的样品相比,光催化活性明显提高。且W的最佳掺杂量为n(W)/n(Ti)=0.002 5,其在可见光(λ>400 nm)和紫外光区辐照40 h和60 min后,甲基橙的脱色率分别是91.7%和98.9%。

介孔SO_4^(2-)/ZrO_2的制备、表征及性能

以正丙醇锆为锆前躯体,硫酸铵为硫源,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,溴化钾为添加剂,按n(Zr4+)∶n(CTAB)∶n(SO24-)=2∶1∶2,在水热条件、酸性介质中合成了介孔ZrO2/SO24-。通过X射线衍射(XRD),N2物理吸附,扫描电镜(SEM),FTIR分析手段对其结构进行了表征;并以乙酸正丁酯的酯化反应为探针反应,考察了其催化活性。结果表明,采用两步焙烧法去除模板剂后,该样品的介孔结构类似于MCM-41,d值为3.85nm;在500℃焙烧后,该样品仍具有274m2/g的比表面积及3.2nm的平均孔径;SEM显示焙烧后的样品形貌为球形颗粒;FTIR分析得出,焙烧产物ZrO2/SO42-中S=O键对Zr4+有强的吸电子作用,产生强的Lewis酸中心。当催化剂用量为正丁醇质量的2.5%,n(乙酸)∶n(正丁醇)=1∶2,反应3h后,乙酸的转化率达91.48%。

介孔复合半导体NiO-TiO_2的制备与光响应性能

采用模板剂法制备了系列NiO-TiO2复合半导体,用N2吸附-脱附、XRD、TPR、TEM和UV-Vis DRS等方法对半导体材料的孔结构、表面构造、能带结构与其吸光特性进行了分析.结果表明:所制备的NiO-TiO2为介孔结构的纳米管或带,其比表面积超过100m2/g;NiO在TiO2表面分散均匀,并部分形成NiTiO3固熔体;NiO与TiO2间存在明显的复合效应,当NiO含量由2%增加至10%时,其Eg值由3.82eV降至3.49eV,有效地拓展了光响应范围.

具有双孔径分布的介孔C-Al_2O_3-TiO_2纳米复合材料的合成及其红外发射率

以嵌段共聚物F127(PEO106PPO70PEO106,MW=12600)为模板剂,异丙醇铝和钛酸四丁酯为金属源,低分子量的酚醛树脂为碳源,通过溶胶-凝胶三元共组装法合成了具有双孔径分布的C-Al2O3-TiO2纳米复合材料.用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)及N2吸附-脱附对该复合材料进行结构表征.结果显示,当铝钛原子的摩尔比为1:10时,对应的纳米复合材料具有较好的有序介孔结构,其双孔径分别为3.9和6.5nm,比表面积可达259m2·g-1,孔容0.37cm3·g-1.以三元乙丙橡胶(EPDM)为粘结剂,与介孔纳米复合材料混合制备涂层.通过调节复合材料中铝钛摩尔比和涂层厚度,红外发射率在0.450-0.617之间可调.

SnP2＋-TiO2的可见光催化活性及其在介孔蒙脱石上的负载

分别以氯化锡和氯化亚锡为Sn源,使用溶胶-凝胶法制备出不同掺杂量的Sn-TiO2,比较了Sn2+与Sn4+对掺杂后TiO2可见光催化活性的影响.实验结果显示,Sn2+与Sn4+均能显著抑制TiO2晶粒生长,并促进其晶型转变.但Sn2+-TiO2的可见光催化活性却明显优于Sn4+-TiO2,这主要是Sn2+外层半充满的电子轨道结构引起的.将可见光催化活性很高的Sn2+-TiO2负载于大比表面积、高稳定性的介孔蒙脱石上,由于载体与Sn-TiO2之间发生了相互作用,负载后样品的UV-Vis光谱吸收边相对于Sn-TiO2发生了显著红移,且可见光催化活性也有大幅提高.

阳极氧化铝模板合成介孔ZrO_2纳米线及其光致发光性能

以P123为致孔剂,氧氯化锆为锆源,无水乙醇为溶剂合成前驱体,采用压力诱导的方法将前驱体注入到阳极氧化铝(AAO)模板的纳米孔道内,经加热处理后,在模板的纳米孔道内合成了具有介孔结构的一维ZrO2纳米材料;并用SEM、TEM、XRD、EDS和氮气吸附-脱附等方法对ZrO2进行了表征。结果表明:所合成的ZrO2纳米线直径约为60nm,各纳米线单元由分布均一、孔径约为8nm的介孔结构构成,比表面积为121.6m2·g-1,并且具有良好的光致发光性能。

三维有序大孔Ag/ZrO_2-TiO_2:制备及紫外光催化降解染料和水杨酸性能

采用聚苯乙烯(PS)微球作为模板剂,经溶胶-凝胶及煅烧后处理的方法制备了三维有序大孔(3DOM)复合材料Ag/ZrO2-TiO2。通过FTIR、XRD、XPS、N2吸附-脱附和SEM-EDS等对其进行了表征。结果显示,经PS微球作用后的复合材料Ag/ZrO2-TiO2具有锐钛矿晶型结构,其Ag以单质形式存在。该复合材料的孔结构高度有序,属三维有序大孔,平均孔直径为120 nm,孔壁由紧密堆积的Ag/ZrO2-TiO2纳米晶粒组成,孔收缩率约为40%。该复合材料表现出较好的紫外光催化降解水杨酸和甲基橙等染料性能,其活性明显高于商用光催化剂(Degussa P-25)、Ag/ZrO2-TiO2和3DOM ZrO2-TiO2,在90 min内对甲基橙的降解率达80.1%。

ZrO_2添加对BaO-La_2O_3-TiO_2介质陶瓷介电性能的影响

BaO-La2O3-TiO2(BLT)是典型的高介电常数微波介质陶瓷,其作为微波谐振器与滤波器的关键材料,在微波通讯技术上有着重要的应用。选用ZrO2对BLT进行改性研究,当ZrO2的加入量z<0.5mol时,烧结体的主晶相为Ba6-3xLa8+2x(Ti1-zZrz)18O54(x=1/2)钨青铜结构(TB)固溶体,随ZrO2加入量的增多,烧结体中产生第二相,当z=1.0mol时,烧结体的主晶相为La2Zr2O7和BaZrO3,这与结构许容因子的变化密切相关,获得较优介电性能如下:εr=103.71,Q.f=4862.53 GHz,τf=168.97×10-6/℃,优于不添加ZrO2时烧结体介电性能(εr=139.73,Q.f=1238.96 GHz,τf=179.97×10-6/℃),说明少量ZrO2的加入可以改善BLT陶瓷的品质因数和频率温度系数,略降低介电常数。SEM分析表明,少量ZrO2的加入没有改变烧结体的微观形貌,改性前后烧结体内部均为典型的柱状TB固溶体形貌。

介孔TiO_2的合成及Ru/m-TiO_2的催化活性研究

以氯化十六烷基吡啶(C16PyCl)为模板剂,在不同条件下合成了一系列介孔TiO2(m-TiO2),分别用红外光谱(FT-IR)、X射线粉末衍射(XRD)和BET比表面测定等技术对介孔TiO2的结构、晶相和比表面积进行了表征,探讨了模板剂、溶剂、溶液pH、老化温度和C16PyCl与TTIP摩尔比的影响。结果表明:在本实验条件下,最佳合成条件是C16PyCl为模板剂,溶剂为C2H5OH,pH为7～8,老化温度20℃,C16PyCl与TTIP摩尔比为2。负载活性组分Ru后,Ru颗粒与介孔载体发生相互作用,尽管可能会部分堵塞孔道,但对于甲醇分解为CO和H2的催化活性依然很高,载体的制备条件对甲醇分解活性有一定的影响。

晶态骨架介孔CeO2和CeO2-ZrO2的合成与结构表征

以乙酸铈、乙酸锫为无机源,嵌段共聚物P123为模版剂,采用溶胶-凝胶法合成了介孔CeO_2及CeO_2-ZrO_2复合体,用XRD、氮气吸附脱附、TEM、HRTEM、SAED等对材料进行了表征.结果表明,所得介孔CeO_2具有规则的晶态孔道结构,孔径约在10nm左右,特别是其孔壁晶粒高度定向排列且平行于孔道方向.原位高温TEM观测表明,该介孔CeO_2在800℃仍具有很高的孔道完整性.掺杂ZrO_2后发现,在ZrO_2摩尔含量低于30%时仍具备高度定向排列结构,高于30%时骨架晶粒取向逐渐趋向无序化.

过渡金属-TiO_2介孔复合材料的制备及其在造纸中的应用

综述了介孔TiO2及过渡金属-TiO2介孔复合材料的制备方法,掺杂不同金属离子对介孔TiO2反应活性的影响,以及在制浆造纸废水处理等方面的研究进展。