以木材为模板的BiVO_(4)-CdS光催化性能研究

【目的】以木材加工固体废弃物为原料,制备具有木材仿生微纳米孔结构的BiVO_(4)-CdS复合光催化剂,旨在利用木材模板形成更多的异质结结构提高光催化材料的催化性能,拓展其在木材加工染料废水污染处理中的应用。【方法】分别采用杉木、杨木、巴沙木3种树种的木材加工固体废料为模板,通过浸渍煅烧和化学沉积两步法制备BiVO_(4)-CdS复合光催化剂,以木材染色废水中的罗丹明B(RhB)为目标降解对象,对复合光催化剂可见光下降解RhB的性能进行评价研究。【结果】3种具有木材模板仿生结构的BiVO_(4)-CdS复合光催化剂均表现出良好的吸附-光催化降解RhB的能力。密度较低的巴沙木-BiVO_(4)-CdS在达到吸附平衡后,对RhB有着高达29.26%的去除率;在120 min内可见光下对RhB的降解率为96.01%,其反应速率是无模板BiVO_(4)、BiVO_(4)-CdS的6.69倍和3.37倍。10次吸附-光催化降解循环处理后,材料的降解效率依然达到85%以上。【结论】木材模板仿生构造赋予复合光催化剂丰富的孔道结构,低密度树种木材腔壁结构有利于催化剂在浸渍煅烧处理后获得较大的比表面积、稳定的孔结构以及BiVO_(4)-CdS异质结结构形成,进而促进光催化反应过程中污染物分子的快速吸附和降解。

微纳米生物活性玻璃的细胞基因激活性能研究

微纳米生物材料目前已成为生物医用材料领域一个研究热点和难点。大量研究表明具有微纳米结构特征的生物材料表现出了积极的生物学响应。生物活性玻璃(BG)具有较高的生物活性、生物相容性,是一类重要的骨修复材料。而微纳米生物活性玻璃(MNBG)因其具有特殊的形态结构和理化性能,引起众多研究者的关注。但是目前对MNBG的研究还主要集中在制备、表征以及其表面类骨羟基磷灰石矿物在SBF溶液中的形成活性等方面,关于MNBG的细胞相容性以及基因激活性能方面的研究还鲜有报道。通过溶胶-凝胶法结合模板仿生技术合成了具有特殊微纳米结构和形态的MNBG,并将其浸提液与MG-63细胞共培养,研究生物玻璃溶出物对细胞增殖,成骨相关基因和蛋白表达的影响,结果证明相比于传统的熔融法制备的生物玻璃(45S5)浸提液,MNBG浸提液能够明显促进细胞增殖,激活细胞成骨相关基因,上调相关蛋白的表达,为设计和制备具有基因介导作用的新型生物活性玻璃骨修复材料提供了理论依据。

鲨鱼盾鳞3D打印复制工艺研究

利用3D打印数字制造、堆积制造的技术优势,制作具有显著减阻效果的仿鲨鱼体表皮盾鳞肋条结构。根据已得到的单个盾鳞结构图,结合真实尺寸建模制造,利用Rhino软件数字建模单个盾鳞并阵列化,得到仿鲨鱼表皮三维模型。以尼龙、未来8000树脂为3D打印线材,成功打印复制出具有鲨鱼盾鳞肋条结构的仿生阴、阳模板,为功能性生物表面的高精度、微尺度复制提供了新的思路方法。

Synthesis of bionic-macro/microporous MgO-modified TiO_2 for enhanced CO_2 photoreduction into hydrocarbon fuels

The stems of water convolvulus were employed as biotemplates for the replication of their optimized 3D hierarchical architecture to synthesize porous MgO-modified TiO2 . The photocatalytic reduction of CO2 with H2O vapor into hydrocarbon fuel was studied with these MgO-TiO2 nanostructures as the photocatalysts with the benefits of improved CO2 adsorption and activation through incorporated MgO. Various factors involving CO2 adsorption capacity, migration of charge carriers to the surface, and the number of activity sites, which depend on the amount of added MgO, determine the photocatalytic conversion efficiency.