阳极氧化法制备纳米二氧化钛管阵列研究

文章通过对乙二醇体系与丙三醇体系中相同条件下制得的样品进行扫描电镜图像及X射线衍射仪分析比较,研究了二氧化钛纳米管阵列的形貌和纳米管管径。从来得出以下结论:1)在乙二醇电解液体系中,制得的二氧化钛纳米管的管径更大,纳米管阵列排列的更加整齐;2)使用乙二醇含氟电解液体系时,阳极氧化反应60分钟时、阳极氧化电压低于40V时得到的二氧化钛纳米管阵列比较好。

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。

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.

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。

表面铂改性对二氧化钛纳米管光催化降解甲胺性能的影响

采用浸渍法、沉淀-煅烧法和光沉积法,分别制备了PtCl_(x)、PtO_(x)和Pt^(0)改性的二氧化钛纳米管(TNTs)材料,并将其应用于甲胺的光催化降解。研究结果表明,0.5%PtCl_(x)/TNTs催化剂的甲胺光催化降解性能最佳,光催化效率可达95%,连续运行6 h后仍保持92%以上的降解率。通过进行XRD、TEM、BET、XPS、UV-Vis DRS、PL和ESR表征,探究了不同化学态Pt对TNTs在光催化降解甲胺反应中性能的影响。当Pt以PtO_(x)和Pt^(0)的形式负载在TNTs上时,虽然样品的光吸收和载流子分离性能得到了增强,但对甲胺在催化剂表面的吸附过程产生了不利影响,从而阻碍了甲胺的光催化氧化过程。只有当Pt以PtCl_(x)的形式负载在TNTs上时,才能构建新的Pt(III)-Pt(IV)电子转移通道,从而显著提高甲胺的光催化降解性能。

溶解性有机质对二氧化钛纳米颗粒环境行为及生物学效应的影响

溶解性有机质(DOM)与二氧化钛纳米颗粒(nTiO_(2))的相互作用及其效应是当前研究的热点之一。随着nTiO_(2)在各个领域的广泛应用,了解其在环境中与DOM之间的复杂关系对于环境保护和人类健康至关重要。一旦nTiO_(2)进入环境中,它与水体中存在的DOM发生多层次的物理和化学相互作用。这些相互作用包括但不限于配位体交换、疏水性作用、静电作用力以及分子间作用力等。这一过程导致nTiO_(2)的表面电荷、疏水性和表面官能团等物理化学性质发生显著变化。这种变化不仅影响了nTiO_(2)在水体中的胶体稳定性,还可能改变其对环境中污染物的迁移和转化能力。此外,DOM的存在可能显著影响nTiO_(2)的富集、产生自由基以及在生物体系中引起的生物效应。为深入了解DOM与nTiO_(2)相互作用的机制和效应,近年来的研究已取得一系列重要成果。通过总结这些研究成果,可以更好地理解DOM对nTiO_(2)在环境中行为和效应的关键影响因素,为未来的环境保护和纳米材料应用提供有益的指导。

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。

纯钛支架表面纳米二氧化钛管阵列的制备及性能研究

在阳极氧化法的应用下,完成纳米二氧化钛(TiO_(2))管阵列的制备,且对其结构、形貌表征实施分析,开展光催化活性测试,实现对TiO_(2)钛管阵列光催化性能的研究。结果发现,退火处理的纳米管阵列呈现出锐钛矿晶型,具有较高的结晶度。在对其实施电催化析氢性能测试发现,TiO_(2)钛管阵列在-1.8~-0.3V,Hg/HgO电压下,电流密度为20.5mA/cm^(2)。由此可见锻炼温度对纳米管晶型结构具有直接影响。

二氧化钛及其纳米颗粒在食品、药品和化妆品领域安全风险研究进展

二氧化钛(TiO_(2))及其纳米颗粒(TiO_(2)NP)具有优良性能,广泛应用于食品、医药和化妆品等领域。鉴于欧盟目前将TiO_(2)归为2类致癌物(吸入),并逐步禁止其作为食品添加剂使用,其安全性引起行业高度关注。TiO_(2)及TiO_(2)NP可通过经口、经皮、吸入和注射4种暴露途径对人体健康造成安全风险。TiO_(2)经口暴露具有潜在遗传毒性,TiO_(2)NP经口暴露可能对肠道功能及肠道菌群造成影响;吸入TiO_(2)NP易导致肺部炎症,其是否具有皮肤渗透性存在争议。本文对TiO_(2)和TiO_(2)NP的暴露途径、毒性及国内外安全性评估进展和管理情况等进行综述,并提出下一步研究思路及监管建议,为我国食品、药品、化妆品监管工作提供参考。

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。

阳极氧化表面处理制备纳米二氧化钛管对纯钛支架义齿生物相容性的影响

目的:探讨阳极氧化表面处理制备纳米二氧化钛管对纯钛支架义齿生物相容性的影响。方法:在2018年11月~2019年8月来本院口腔科接受纯钛支架义齿修复的牙列缺失患中,随机选择10例愿意参加该项研究的患者作为研究对象。随机选取每位患者上下纯钛支架中的一个进行阳极氧化表面处理,制备纳米二氧化钛管阵列,作为观察组,对颌纯钛支架作为对照组。统计分析两组患者的分光光度计值、细胞增殖数量、细胞分化情况、临床满意度。结果:观察组患者1:3稀释、1:15稀释的分光光度计值均高于对照组(t=4.743,4.243,P<0.05)。观察组患者第2天、第4天的细胞增殖数量均多于对照组(t=6.350,20.958,P<0.05)。观察组患者第4天的细胞分化碱性磷酸酶活性低于对照组(t=10.138,P<0.05)。观察组患者的临床满意度100.00%(5/5)高于对照组60.00%(3/5)(χ^(2)=14.450,P<0.05)。结论:阳极氧化表面处理制备纳米二氧化钛管能够有效提升纯钛支架义齿生物相容性。

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。

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。

紫外线光功能化对二氧化钛纳米管表面改性钛种植体骨结合的影响

目的研究紫外线光功能化对二氧化纳米管钛表面改性钛种植体骨结合的影响。方法采用预阳极氧化法制备二氧化钛(TiO_(2))纳米管表面改性钛种植体,并用波长为250 nm、功率为2mW/cm^(2)紫外线(UVA)对种植体进行处理。将种植体植入SD大鼠股骨,12周后取含种植体骨组织制作组织切片,通过显微镜观察种植体周围骨组织形成情况并计算骨结合率。结果UVA处理组种植体周围新生骨组织多于未UVA处理组,且更致密。UVA处理组和未UVA处理组的骨结合率分别为(72.21±10.42)%和(44.98±9.62)%,两组之间的差异具有统计学意义(P<0.05)。结论UVA光功能化TiO_(2)纳米管表面改性有助于促进钛种植体骨结合。

钛酸酯偶联剂改性二氧化钛/环氧树脂基超疏水涂层的制备及其性能研究

针对目前超疏水涂层存在的制备过程复杂及价格高等问题,研究了制备过程简单及价格较低的超疏水涂层.用环氧树脂及聚二甲基硅氧烷(PDMS)形成复合涂层,用钛酸酯偶联剂改性的纳米TiO2与PDMS在涂层表面构筑微纳疏水界面.通过SEM、接触角测量仪、电化学工作站等仪器对疏水涂层进行了结构及性能表征.测试结果表明:所制备涂层的接触角达到了160°,滚动角4°,达到了超疏水的效果.在30次砂纸摩擦循环后仍旧保持超疏水性.电化学和极化测试结果表明涂层的最佳腐蚀电位为330 mV,腐蚀电流密度1.93×10^(-12)A/cm^(2),极化电阻为2.97×10^(10)Ω/cm^(2),总阻抗值为1.03×10^(10)Ω/cm^(2),保护效率为99.95%,在酸碱溶液96 h后仍旧保持超疏水性.本研究制备的超疏水涂层,具有优异的耐腐蚀性能、抗损坏能力和自清洁的功能.同时具有制备方法简单及价格较低等优点,其在超疏水自清洁纺织品、医疗器械及金属制品的抗菌及防腐蚀等方面具有广泛的应用前景.

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。

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。

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。