纳米埃洛石-金属氧化物复合材料的制备与性能研究

利用单一方式去除甲醛效果差,采用物理吸附与催化相结合的方式,可起到优势互补的效果。以硅烷偶联剂(KH550)改性的纳米埃洛石(HNTs)为载体,MnO_(2)、CuO和CeO_(2)为催化剂制备了一种用于去除室内甲醛的埃洛石-金属氧化物复合材料。结果表明:Cu-Mn-Ce已负载至纳米埃洛石中;且纳米埃洛石的大孔径和Cu-Mn-Ce的高比表面积为复合材料提供了更利于吸附甲醛的孔结构;此外,Cu-Mn-Ce的负载为复合材料提供了可将甲醛催化转化成CO_(2)和H_(2)O的活性氧,经过24h后,复合材料在室温下的甲醛去除率为57.4%。因此,该方法制备的复合材料在室内除醛领域具有一定的研究潜能。

纳米埃洛石对涂料及涂布纸性能的影响

以纳米埃洛石、GCC、Clay组成颜料体系,研究纳米埃洛石用量对涂料及涂布纸性能的影响。研究结构表明,纳米埃洛石独特颗粒形态及尺寸,使其对涂料及涂布纸的性能有较大的影响。涂料的粘度随埃洛石用量的增加而增大,涂料保水值略有减小;使用埃洛石后,涂布纸白度、光泽度、表面印刷强度随着其用量的增加而增大,纸张的平滑度、油墨吸收性也有一定的改善。

改性埃洛石纳米管在聚脲基防火涂料中的应用研究

为了提高聚脲基防火涂料的防火性能,探究埃洛石纳米管对聚脲基涂料防火性能的影响,通过表面改性的方法,用甲基三甲氧基硅烷改性埃洛石纳米管,并将改性埃洛石纳米管引入到聚脲膨胀型防火涂料中,采用锥形量热仪、红外光谱分析仪、导热系数仪、场发射扫描电镜、透射扫描电镜、防火性能测试装置等对其进行表征分析。研究发现:添加质量分数为5%的改性埃洛石纳米管的涂料样品的热释放峰值为95.89 kW/m^(2),相较未添加的样品降低了38.48%;总的热释放量为7.20 MJ/m^(2),相较未添加的样品降低了76.50%;总的烟释放值为4.32 m^(2),相较未添加的样品降低了40.98%;常温下导热系数为0.067 W/(m·K),相较未添加的样品降低了17.30%;燃烧后样品残留物表面更加致密,强度更高,对烟热的释放有更好的抑制作用,表现出了优异的防火性能。实验结果表明,改性埃洛石纳米管在降低复合材料导热系数和基体树脂催化成炭方面起到了双重作用,对聚脲基防火涂料防火性能的提高起到了重要作用。

埃洛石纳米管对铜胁迫下小麦幼苗生长的影响

在水培条件下设置3个铜(Cu)处理[20 mg/L Cu^(2+)(20Cu)、50 mg/L Cu^(2+)(50Cu)和100 mg/L Cu^(2+)(100Cu)],研究外源添加50 mg/L埃洛石纳米管(HNTs)对Cu胁迫下小麦幼苗生长、气孔大小、叶绿体色素含量、根系氧化损伤、植株内Cu^(2+)含量的影响,以期为HNTs缓解重金属污染对作物生长的影响提供理论依据。结果表明,外源添加HNTs显著提高了Cu胁迫下小麦幼苗的株高、根长,20Cu+HNTs、50Cu+HNTs、100Cu+HNTs处理株高分别提高了13.10%、26.45%、28.30%,根长分别提高了62.87%、56.68%、92.34%;外源添加HNTs显著提高了Cu胁迫下小麦幼苗干、鲜质量,叶绿素、类胡萝卜素含量,根系活力,降低了根系氧化损伤程度,其中,叶绿素a含量分别提高了34.34%、18.09%、54.76%,叶绿素b含量分别提高了44.83%、25.93%、43.75%,根系活力分别提高了38.16%、339.48%、453.56%;与100Cu处理相比,100Cu+HNTs处理小麦幼苗根系、叶片中Cu^(2+)含量分别降低了19.18%、37.02%。综上,外源添加HNTs能够降低小麦幼苗中Cu^(2+)含量,缓解重金属Cu对小麦幼苗的毒性,促进其生长。

埃洛石纳米管在抗菌领域的应用进展

埃洛石纳米管(HNTs)是天然黏土矿物纳米材料,被广泛应用于生物医学领域。不加修饰的HNTs并不具有抗菌功效,而将HNTs经过一定修饰后可发挥显著的抗菌作用。目前研究主要集中于HNTs作为载体装载抗菌化合物产生的药物缓释作用、HNTs装载抗菌纳米颗粒对其分散性的改善、HNTs装载不同抗菌物质产生协同抗菌作用以及抗菌修饰的HNTs掺入聚合物基质对聚合物物化性能提升等方面。未来深入探究HNTs抗菌作用的原理,并降低HNTs应用于临床治疗的成本,可促进HNTs在抗菌领域的广泛应用。

埃洛石纳米管在生物医学中的应用现状及研究进展

高岭土原料广泛,具有良好的物理化学性能且价格低廉,在农学、地质学等各学科中具有重要应用。多水高岭石也称埃洛石,是高岭土的一种主要矿物组成,独特的螺旋管状结构与优异的生物相容性使其在生物医学领域拥有很大应用前景。该文旨在通过阅读和分析前人的相关文献,归纳总结埃洛石纳米管(HNT)优异的生物相容性,以及在药物运载、组织工程支架、创面愈合等生物医学领域中的应用与相关研究,并进一步探讨其未来应用于生物医学领域的潜能。

埃洛石纳米管改性酚醛复合泡沫的性能研究

碳泡沫复合材料的性能易受前驱体制约,为优化碳泡沫复合材料前驱体的性能,以酚醛树脂为基体,酚醛微球为分散相,埃洛石纳米管(HNTs)为增强相,经模压成型、高温固化处理,制备了HNTs改性酚醛复合泡沫。采用扫描电子显微镜(SEM)、万能试验机和热重分析仪等对该酚醛复合泡沫的微观结构、力学性能、热稳定性能进行表征分析。结果表明,HNTs相的引入,可显著提高酚醛复合泡沫料的力学强度与断裂韧性,这得益于酚醛微球和HNTs有效阻碍了裂纹扩展,消耗裂纹扩展功。HNTs质量分数为4%的酚醛复合泡沫,压缩强度和比压缩强度均达到最大,分别为15.4 MPa和38.7 MPa·cm^(3)·g^(-1),较纯酚醛复合泡沫分别提高了65.6%和59.3%。改性酚醛复合泡沫具有良好的热稳定性,起始分解温度均在350℃以上。800℃下的残炭率均超过60.8%,最高可达68.3%,这得益于HNTs对树脂基体分解的延缓与热量传递的延缓。埃洛石纳米管改性酚醛复合泡沫的研发,有助于提高其衍生碳泡沫材料的综合性能,对碳泡沫材料应用于空天领域具有重要意义。

埃洛石纳米管在膜分离领域的应用

埃洛石纳米管(halloysite nanotubes,HNTs)作为一种管状的天然矿物材料,在众多领域均有潜在应用价值。结合国内外研究现状,从HNTs的结构特点、表面特性出发,简要介绍了HNTs现有的表面改性方法(物理改性和化学改性),详细阐述了HNTs独特的中空管状结构、大空腔、表面亲水性以及荷电性对膜的物化性质(机械性能、热稳定性、亲水性、Zeta电位)和抗菌防污能力的影响,并对其作用机制进行了分析。同时还对杂化膜中HNTs的中空管状结构、亲水性等特性在气体分子、水分子等的溶解与扩散过程中所起到的重要作用进行了详细描述。此外,基于HNTs优良特性,重点关注了HNTs在膜分离领域的应用:抗菌、防污、油水分离、脱盐、染料分离、气体分离等。最后对HNTs基膜材料的未来可能的应用领域进行了展望,以期在增进对HNTs的认识及设计和制备新型HNTs基杂化膜等方面提供一定的帮助。

氨基化埃洛石纳米管对固体环氧树脂的增强增韧及阻燃作用

通过化学接枝法获得了氨基化埃洛石纳米管(N-HNTs),与聚磷酸铵(APP)复配制备了N-HNTs-APP/EP固体环氧树脂复合材料,并对复合材料的固化行为、力学性能、热降解行为、阻燃性能、残炭形貌进行研究。结果表明,添加5%N-HNTs-APP不仅促进了EP的固化反应,而且复合材料的力学性能得到全面提升,其中冲击强度和断裂伸长率较纯EP分别提高了63.9%和28.2%。同时,5%N-HNTs-APP/EP复合材料的极限氧指数(LOI)达31.7%,通过UL-94 V0级别,其热释放速率峰值(pHRR)、总热释放速率(THR)、烟释放速率峰值(SPR)和生烟总量(TSP)较纯EP均大幅下降。

叶酸修饰埃洛石纳米管负载姜黄素对乳腺癌细胞及移植瘤的放射增敏作用

目的:探究叶酸修饰埃洛石纳米管负载姜黄素(HNTs-PEG-FA/Cur)对乳腺癌MCF-7细胞及4T1荷瘤鼠的靶向放射增敏作用。方法:用化学改性和物理吸附的方法合成纳米放疗增敏药物HNTs-PEG-FA/Cur,采用透射电子显微镜、傅里叶红外光谱仪和X射线光电子能谱仪进行形貌和化学组分表征,MTT法检测不同浓度纳米药物对人乳腺癌MCF-7细胞活性的影响,流式细胞术、活/死细胞荧光染色和克隆形成实验评估HNTs-PEG-FA/Cur联合放疗对MCF-7细胞的促凋亡作用和放射增敏作用。最后,通过建立乳腺癌4T1细胞小鼠移植瘤模型,评估联合治疗对小鼠肿瘤体积生长的抑制效果。结果:成功将姜黄素负载于叶酸修饰的HNTs管腔内。所制备的HNTs-PEG-FA/Cur在等效姜黄素浓度为5μmol/L时对MCF-7细胞无明显毒性,并能有效增强X射线诱导的细胞凋亡和杀伤作用(增敏比为1.25)。体内抑瘤实验结果显示HNTs-PEG-FA/Cur联合放疗对小鼠肿瘤生长抑制率(56.75%)>单独射线组(24.16%)>单独药物组(6.67%)。结论:HNTs-PEG-FA作为姜黄素的新型纳米药物载体,能有效提高姜黄素生物利用度并且对乳腺癌具有靶向放射增敏潜力。

埃洛石对杂化丙烯酸酯共聚物湿敏膜的灵敏度和稳定性的强化效果

聚合物材料在湿敏材料的制备中得到了广泛的应用,但其灵敏度低、响应速度慢、解吸附能力差等问题仍然存在,限制了其发展潜力。本文通过将聚丙烯酸树脂(HAC)与埃洛石纳米管(HNTs)复合,以提高聚丙烯酸树脂阻抗型湿度传感器的湿敏响应性能。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜和原子力显微镜观察材料薄膜的表面形貌特征和粗糙度,证明HNTs的掺杂提高了复合材料的湿敏性能。采用红外光谱仪测试材料的分子结构,证明了HNTs成功掺杂形成复合材料。采用热重分析仪测试材料的热重曲线,表明材料具有良好的热稳定性。采用LCR数字电桥测试叉指电极的阻抗,结果表明,材料的湿敏响应曲线具有高的线性度(r=0.99986)、超快的响应/恢复速度(0.4 s/9.8 s)、小的湿滞(0.78%RH)和低的温变系数(0.013%RH/℃)。采用复阻抗谱法研究了材料的湿度响应机制,在低、中湿度范围内由湿敏材料的本征导电占主导,在高湿度范围内由离子导电性占主导地位。

埃洛石纳米管改性水性聚氨酯的制备及性能

以氨基化的埃洛石纳米管(HNTs)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚丙二醇2000(PPG2000)、1,4-丁二醇(BDO)、三羟甲基丙烷(TMP)、2,2-双羟甲基丙酸(DMPA)以及3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)等作为主要原料,制备氨基化HNTs改性水性聚氨酯(WPU)材料。通过红外分析、力学测试、热重分析、流变分析、接触角及吸水率等方法,研究氨基化HNTs含量对WPU性能的影响。结果表明:与纯WPU相比,随氨基化HNTs含量的增加,HNTs改性WPU乳液黏度增大,胶膜热稳定性得到改善,疏水性能提高。当氨基化HNTs质量分数为2.5%时,改性WPU胶膜接触角达到95.15°,吸水率仅为11.11%;进一步提高氨基化HNTs质量分数到5%时,改性WPU力学性能最优,拉伸强度和断裂伸长率分别提高271%和38%。

牛磺酸改性埃洛石纳米管的制备及其对四环素的吸附性能

四环素在环境中难于降解,容易残留在环境中,影响生态系统和人体健康。埃洛石纳米管是一种天然硅酸盐矿物,具有均匀的纳米中空管状结构。本文通过化学键合以牛磺酸对埃洛石纳米管表面进行修饰得到改性的埃洛石纳米管(HNTs-Tau),显著提高其对四环素的吸附能力。系统研究pH、吸附时间、吸附温度及离子强度对吸附性能的影响。结果表明,HNTs-Tau在pH=6的弱酸性溶液下吸附效果最佳。振荡时间为2 min时,去除率可达到90%以上。在25℃下采用10 mg HNTs-Tau对800μg/mL的四环素溶液的吸附容量可以达到512.5 mg/g。采用4种动力学模型拟合,HNTs-Tau对四环素的吸附行为更加符合准二级动力学模型。采用2种热力学模型拟合,HNTs-Tau对四环素的吸附行为更加符合Freundlich模型,对四环素的最大吸附容量可以达到714.3 mg/g。

埃洛石纳米管硼吸附剂的制备及性能研究

利用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)胺基化改性埃洛石,制备了一种新型改性埃洛石硼吸附剂应用于水溶液中硼吸附。利用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对吸附剂进行表征,系统探究了pH值、初始硼浓度和吸附时间对吸附性能的影响。结果表明,改性后的埃洛石硼吸附剂在pH值=6时吸附效果最佳,同时硼酸浓度为1000 mg/L、吸附时间为3 h时,吸附量最高,最大硼酸吸附量为6.45 mg/g。吸附温度对吸附性能影响不大。

埃洛石纳米管负载锆氧化物吸附水中砷的研究

长期饮用砷污染的水会严重危害人类的健康,因此亟待开发一种高效且便于分离的除砷吸附剂。本研究采用水热法构建了一种新型高效的除砷吸附材料——埃洛石纳米管负载锆氧化物材料(ZrO_(2)/HNT)。使用不同手段对制备的复合材料的组成、结构和形貌进行表征,发现氧化锆纳米颗粒均匀分布在埃洛石纳米管外壁上,晶型为单斜结构。研究表明,ZrO_(2)/HNT可快速、有效地去除溶液中的As(V),吸附反应在30 min内达到平衡。在25℃,As(V)的最高吸附容量为27.46 mg/g,吸附容量随溶液pH升高而降低,共存离子(除PO_(4)^(3–)离子外)对As(V)的吸附性能影响不大。ZrO_(2)/HNT对As(V)的吸附动力学数据符合准二级动力学模型。吉布斯自由能计算结果和Dubinin-Radushkevich(D-R)等温模型拟合结果表明,As(V)去除过程是吸热、化学吸附反应。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)研究表明,As(V)的去除机制主要是As(V)与ZrO_(2)/HNT吸附材料中ZrO_(2)表面的羟基发生配体交换,最终形成稳定的内层配合物。本研究表明合成的ZrO_(2)/HNT吸附剂可用于去除水溶液中的As(V)。

纳米埃洛石装载苯并三氮唑自修复涂层研究

研究了高温微波加热改性后的埃洛石纳米管在装载金属缓蚀剂苯并三氮唑后,利用超声波振荡法分散,用差热分析测定样品的装载量,采用扫描电镜对涂层的表面形貌进行观察,采用电化学阻抗方法对涂层腐蚀性能进行测试。结果表明,改性之后纳米埃洛石的表面形貌呈现破碎的管状结构的聚合体,超声震荡8 h具有最好的担载效果,苯并三氮唑负载在纳米埃洛石中形成的环氧涂层具有良好的保护金属材料的作用。

PVC/改性埃洛石纳米管纳米复合材料的制备与性能

采用硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(MPS)对埃洛石纳米管(HNTs)进行表面改性,并以改性埃洛石纳米管(m-HNTs)填充硬质聚氯乙烯(PVC)制备聚氯乙烯/改性埃洛石纳米管(PVC/m-HNTs)纳米复合材料.傅里叶变换红外光谱分析、热重分析以及X射线光电子能谱分析证明埃洛石纳米管表面负载了硅烷偶联剂;扫描电镜结果表明,m-HNTs在PVC中分散均匀,PVC/m-HNTs纳米复合材料的断面呈现较大的塑性变形,表现出韧性断裂的特征;实验表明,m-HNTs对PVC同时起到了增韧和增强的作用,特别是使冲击强度大幅度提高,与添加未改性HNTs的材料相比,PVC/m-HNTs纳米复合材料具有更高的力学性能和模量;m-HNTs对复合材料热性能的提高和加工性能的改善也有一定的效果.

负载纳米银的埃洛石纳米管/聚醚砜杂化超滤膜的制备及其抗菌性能

以聚醚砜(PES)为膜材料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)为溶剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和负载纳米银的埃洛石纳米管(Ag-HNTs)为添加剂,采用相转化法制备聚醚砜超滤膜。系统地考察了添加剂(Ag-HNTs)含量对膜性能的影响,并用抑菌圈实验研究了所制膜的抗菌效果。结果表明:硅烷偶联剂KH-792中的甲氧基与HNTs上的羟基发生反应,接枝量为0.105g KH-792.(g HNTs)-1;改性后的HNTs与Ag发生络合反应,并且络合量近似为0.145g Ag.(g HNTs)-1;溶剂中负载纳米银的埃洛石纳米管(Ag-HNTs)所占比例的增加能提高膜的水通量,而截留率保持在95%左右。所制备的膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有较强的抑制作用。

尼龙6/埃洛石纳米管纳米复合材料的制备与性能

通过熔融共混制备了尼龙-6(PA6)/埃洛石纳米管(HNTs)纳米复合材料。研究了HNTs含量对PA6/HNTs纳米复合材料微观形态、力学性能、结晶行为的影响。结果表明,在熔融共混条件下,HNTs不经过任何表面处理即可以纳米尺度均匀地分散于PA6基体中。随着HNTs含量的增加,纳米复合材料的弯曲强度和弯曲模量显著提高。DSC结果显示HNTs的存在起到了成核剂的作用,提高了PA6的结晶温度。HNTs份数少时能提高PA6/HNTs纳米复合材料的结晶度,份数多时会使其结晶度下降和生成不稳定的晶体。

埃洛石纳米管热敏复合微球的制备及吸附性能

通过种子乳液聚合法在埃洛石纳米管(HNTs)表面包覆聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM),制备了HNTs/PNIPAM热敏复合微球。利用红外光谱仪(FT-IR)、粒度仪、比表面积测试仪(BET)对复合微球的结构和形貌进行了分析,通过分光光度法研究了复合微球对亚甲基蓝的吸附性能。结果表明,复合微球粒径约为1.8μm,比表面积约为18.2m2/g;其体积相转变温度约为33.6℃,具有热敏性。实验条件下,复合微球对溶液中亚甲基蓝(MB)的吸附率为99.4%,吸附MB后的复合微球在室温下再生60min后,MB解吸附趋于平衡,进一步在40℃进行解吸附时,微球中MB可以进一步释放。