几种纳米氧化物杀菌能力的比较研究

纳米氧化物因具有优异的杀菌潜力广受瞩目,然而不同纳米氧化物的杀菌性能鲜有横向比较。该研究对纳米TiO2、纳米Al2O3、纳米MgO、纳米ZnO和纳米SiO25种常见纳米粒子的抗菌能力进行综合评估,测试菌株包括大肠杆菌、沙门氏菌、单核细胞增生李斯特菌和金黄色葡萄球菌。结果显示,纳米MgO表现出极强的杀菌效果,在1 mM浓度下,能有效杀死50%以上的细菌;而在5 mM浓度下,杀菌率高达90%以上。其次是纳米ZnO,对细菌也具有较强的杀菌作用。尤其对革兰氏阴性菌,纳米MgO和纳米ZnO的杀菌效果更为显著。纳米TiO2和纳米Al2O3虽然显示一定的杀菌潜力,但效果较弱。另外,SiO2纳米粒子未表现出任何杀菌能力。该研究对不同纳米氧化物的杀菌性能进行全面的比较分析,实验结果可为开发新型高效杀菌剂和抑菌材料提供有益的参考。

改性纳米氧化锌的制备及在环氧树脂中的应用

采用KBM-603型硅烷偶联剂作为改性剂,用蒸气法制备了改性纳米氧化锌。重点研究了改性前后纳米氧化锌的疏水性、微观形貌及粒径分布的变化。然后在环氧树脂中加入20%改性后的纳米氧化锌,考察了其添加前后力学性能及耐紫外性能的变化。研究结果表明:(1)通过对改性温度和改性时间的考察,纳米氧化锌的较佳改性工艺为:改性温度110℃,改性时间2 h。(2)通过对改性前后纳米氧化锌的接触角、透射电镜、粒径分布进行测定,发现KBM-603型硅烷偶联剂作为改性剂,可以使纳米氧化锌由亲水性粉体变为疏水性粉体,表面能降低,团聚被打开,这样更能发挥其对光线的吸收和反射作用。(3)在环氧树脂中加入20%的KBM-603型硅烷偶联剂改性纳米氧化锌,不仅能提高其力学性能,又能提升其耐紫外线老化的性能。

纳米氧化锌抑制骨肉瘤细胞增殖、血管形成和肺转移的相关机制研究

目的:探讨体内外纳米氧化锌对骨肉瘤细胞增殖、血管形成以及肺转移的影响。方法:取对数生长期SaoS-2和143B骨肉瘤细胞系,分为实验组和对照组。实验组分别加入不同浓度(10μmol/L、20μmol/L)纳米氧化锌处理,对照组不干预。培养24 h后,采用CCK-8和克隆形成实验检测细胞增殖活性;血管形成实验检测血管生成能力;Western blot检测VEGF-a蛋白表达水平;裸鼠胫骨原位骨肉瘤模型评价体内原位骨肉瘤生长、肺转移以及生存期变化;HE染色和免疫组化方法检测肿瘤组织VEGF-a以及Ki-67蛋白表达水平。结果:CCK-8细胞增殖实验显示,纳米氧化锌处理组SaoS-2以及143B骨肉瘤细胞从第三天开始增殖抑制率明显低于对照组,并且显示出时间和浓度依赖性。细胞克隆实验同样显示,在第10天时,纳米氧化锌处理SaoS-2以及143B骨肉瘤细胞细胞群落数目明显少于对照组。血管形成实验结果显示,与对照组相比,纳米氧化锌处理能够明显抑制脐静脉内皮细胞血管生成能力。Western blot结果显示,纳米氧化锌处理骨肉瘤细胞内VEGF-a蛋白表达显著下调。裸鼠体内胫骨原位骨肉瘤模型结果显示,纳米氧化锌处理组显著抑制裸鼠胫骨原位和肺转移骨肉瘤生长、肿瘤组织内VEGF-a和Ki-67蛋白表达以及延长裸鼠生存期。结论:纳米氧化锌能够抑制骨肉瘤细胞增殖、血管形成以及提高预后,其机制可能与下调VEGF-a蛋白表达相关。

刺五加多酚合成纳米氧化锌及其抗氧化和抗菌性能研究

本试验旨在绿色合成纳米氧化锌并探究该纳米氧化锌的活性。以刺五加多酚为原料,绿色合成纳米氧化锌(ZnO NPs),通过紫外-可见分光光度计、X-射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、热重分析(TG)和粒径分析对所制得的样品进行表征,通过1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)和2,2′-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)自由基清除试验评价其抗氧化性能,通过沙门氏菌、大肠杆菌和金黄色葡萄球菌抑菌试验评价其抗菌性能。结果表明:本试验成功合成ZnO NPs,其在361 nm处有吸收峰,形态为六方晶系纤锌矿结构,晶体平均粒径为77.45 nm;当ZnO NPs质量浓度达到6 g/L时,对DPPH自由基的清除率达到93.28%;当ZnO NPs质量浓度达到9 g/L时,对ABTS自由基的清除率达到73.83%;ZnO NPs对沙门氏菌、大肠杆菌的最小抑菌浓度为64 g/L,最小杀菌浓度为80 g/L,对金黄色葡萄球菌的最小抑菌浓度为80 g/L,最小杀菌浓度为88 g/L,且ZnO NPs对大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌的抑菌活性均高于氧化锌(ZnO)。本试验以刺五加多酚为原料成功合成ZnO NPs,该ZnO NPs具有良好的抗氧化和抗菌性能,为其进一步开发为饲料添加剂奠定了基础。

推荐一个无机合成综合实验——基于废弃大豆油的微乳液法制备纳米氧化锌

纳米氧化锌是一类多功能纳米材料,由于其优秀的物理化学性质而被广泛应用于多个领域。传统的合成方法存在成本过高、过程复杂、产物不稳定等问题。微乳合成法具有操作简单,成本低廉,产物尺寸可控等优点,可以有效避免传统合成方法的缺陷。特别是将废弃大豆油合成的乳化剂应用在合成的过程中,可以实现废物的回收再利用,又能满足绿色化学和可持续发展的要求。使用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、化学分析等多种方法对产物纳米氧化锌的形貌和性质进行了表征,实现了无机合成-化学分析-仪器分析的综合偶联,从而达到提升大学生进行综合实验能力的目的。

纳米氧化铝改性地面井固井水泥水化机制研究

随着地面井固井技术发展加快,工程现场对于地面井固井水泥浆的早期流动性及凝结性能有了更高的要求。为了提高固井工程注水泥作业的顶替效率,改善固井工程现场作业应用情况,提出了纳米氧化铝颗粒改性固井水泥的方法,利用核磁共振技术对质量分数为0、0.05%、0.10%、0.15%及0.20%的纳米氧化铝改性水泥浆(水灰比为0.44)在不同水化龄期的水化反应变化特征进行了研究,探究了纳米氧化铝改性水泥的水相分布、物理结合水总信号量变化、峰形指数及迁移速率。结果表明:纳米氧化铝改性水泥浆在水化阶段的T2图谱会出现3个弛豫峰,分别对应絮凝结构填充水(0.1~10 ms)、毛细水(10 ms)、自由水(800~1000 ms);其物理结合水总信号随纳米氧化铝质量分数增加而逐步减少,其中质量分数为0.20%的纳米氧化铝改性水泥浆信号量减少速率最快;峰形指数呈现先上升后下降的趋势,当水化反应进行至600 min时,质量分数为0.20%的改性水泥浆变化速率最快,弛豫峰向短弛豫方向移动速率加快;结合迁移速率将纳米氧化铝改性固井水泥水化反应阶段划分,其水化机制分别作用在4个水化时期:①初始水化期(5~60 min),水化速率未发生明显改变;②加速水化期(60~600 min),纳米氧化铝使水泥浆中物理结合水转化为化学结合水所经历时间变短,水化进程加快,达到促进水泥水化的效果;③稳定水化期(600~1200 min),水泥体系趋于稳定;④延缓水化期(1200~1800 min),物理结合水转化为化学结合水速率变慢,水泥水化进程减慢。研究结论得到,纳米氧化铝改性水泥浆水化时期可以划分为4个阶段,分别起到物理填充、加速、稳定、延缓的作用。在加速期,纳米氧化铝促进水泥的早期流动,有利于水泥浆的泵送及流动,在延缓期,纳米氧化铝延缓水泥的进一步水化进程,利于发展早期强度。其中,质量分数为0.20%的纳米氧化铝改性水泥浆对于水泥水化进程影响最大,促进填充水向结合水的转化,在加速水化期间对于水泥浆水化反应加速程度最大,以此作为依据对现场固井水泥的制备及应用提供指导。

纳米氧化铜的应用及其生态毒性研究进展

[背景]纳米氧化铜(CuO-nanoparticles,CuO-NPs)是一种工程纳米材料,具有价廉易得、稳定性强、导电性高的特点,同时具有高比容量、高表面能和大比表面积,在电化学、光电、能源技术、催化和生物医学等领域展现出巨大的应用潜力.随着对CuO-NPs研究的深入,特别是铜依赖毒性机制“铜死亡”的发现,其环境安全性和生物相容性问题备受关注.[进展]本文主要介绍近5年来CuO-NPs的应用进展及环境命运,并阐述其环境危害、健康危害以及毒性机制研究进展.在工业生产中,CuO-NPs主要在超导、催化、玻璃陶瓷染色和农药领域被广泛应用,在电极材料、光电元件、抗菌剂、生物传感和肿瘤治疗等方面也有广阔的应用前景.CuO-NPs对生态环境中植物、动物、微生物及人体健康有不同程度的危害作用,其毒性主要依赖于氧化还原电位、颗粒摄取、细胞内释放及铜离子溶出.最新发现的“铜死亡”机制为研究CuO-NPs的生物相容性提供了新视野.[展望]未来在CuO-NPs暴露条件下的表征、低浓度CuO-NPs作用下的长期和慢性影响、与实际环境相符的风险评估,以及不同毒性机制相互作用和稳态调节等方向开展深入研究,将有助于人们更充分了解CuO-NPs的生态毒性及相应机制.

纳米氧化锌对青蒜生长和品质的影响

为明确纳米氧化锌对青蒜生长和品质的影响,以徐州青蒜主栽品种邳州白蒜为试材,对青蒜叶面喷施50 mg·kg^(-1)(S1)、100 mg·kg^(-1)(S2)、200 mg·kg^(-1)(S3)、500 mg·kg^(-1)(S4)浓度的纳米氧化锌,以喷施去离子水作对照(CK)。结果表明,叶面喷施纳米氧化锌能促进青蒜生长并改善其品质。与CK相比,S1~S4处理的株高、叶宽、假茎长和假茎粗分别提高7%~16%、6%~19%、1%~24%和-2%~12%;叶、茎鲜质量和干质量分别提高1%~12%、4%~11%和5%~16%、4%~10%,产量分别提高3%~11%;叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b和类胡萝卜素含量分别提高32%~74%、39%~111%、33%~76%和6%~18%;VC、可溶性蛋白、可溶性糖、游离氨基酸、大蒜素含量和硝酸还原酶活性分别提高8%~22%、19%~31%、15%~43%、8%~17%、18%~39%和9%~65%;N、P、K、Fe、Ca和Zn含量提高9%~21%、3%~11%、28%~39%、3%~23%、9%~23%和41%~121%。CK、S1、S2、S3和S4处理的综合评价值依次为0.18、0.50、0.67、0.77和0.53。综合来看,叶面喷施200 mg·kg^(-1)纳米氧化锌(S3)为最优处理,青蒜生长最好且品质最佳。

疏水改性纳米氧化镁对短氟碳链泡沫性能影响

为了解决短氟碳链泡沫稳定性差的缺点,采用硬脂酸对氧化镁纳米颗粒(MNPs)疏水改性得到不同水接触角的G-MNPs,研究疏水改性MNPs对短氟碳链泡沫性能和灭火性能的影响。采用硬脂酸对MNPs分别改性60min、90min、120min和150min,测试了G-MNPs表面形态、粒径分布、疏水性、热稳定性以及溶液分散度,研究了疏水改性对泡沫稳定性、发泡能力、泡沫粗化、灭火性能和抗烧性能等的影响。结果表明,硬脂酸疏水改性时间为120min时,改性MNPs水接触角最大,达到138.4°;G-MNPs表面形貌粗糙度增加,颗粒粒径增大,高温下热稳定性良好;疏水改性对泡沫溶液表面张力和黏度几乎没有影响;疏水角为90.0°时,G-MNPs泡沫溶液发泡性能、稳定性能、灭火性能、抗烧性能达到最佳。

基于纳米氧化镁改性粉煤灰混凝土的膨胀变形研究

纳米氧化镁已作为一种新型膨胀剂被用于水泥基材料中,粉煤灰对混凝土的变形性能也有一定的影响,通过将4%和6%的纳米氧化镁与10%和20%的粉煤灰进行复掺对混凝土的膨胀变形(自由膨胀变形与限制膨胀变形)和抗裂性能(弹强比与抗裂性指标K)进行研究。结果表明:随着纳米氧化镁掺量的增大,混凝土试件的膨胀变形随之增大;复掺掺量10%的粉煤灰混凝土试件的膨胀变形效果较20%更好。在120 d龄期内,纳米氧化镁改性粉煤灰混凝土的抗裂性先略微下降再大幅度提高,复掺6%纳米氧化镁与10%粉煤灰的改性混凝土的抗裂性最佳。

纳米氧化铝颗粒强化泡沫压裂液稳定性研究

通过向表面活性剂SDS中添加纳米氧化铝颗粒(AlNPs)起泡形成泡沫,考察了纳米氧化铝对泡沫压裂液稳定性的影响,研究了纳米氧化铝泡沫携沙能力。结果表明:AlNPs明显增强了泡沫稳定性与强度,适宜质量分数为0.25%。添加AlNPs的泡沫在高温高压条件下比较稳定,其中在常温、不同压力范围内,与不含AlNPs的泡沫相比,其半衰期提高约1倍,同时AlNPs明显增强了泡沫压裂液的携沙能力。

纳米氧化锌改性纤维素绝缘纸力学和热学性能的分子动力学模拟

随着电力负荷激增和电压水平不断提高,绝缘纸的力学性能和热稳定性面临着严峻挑战.然而,由于缺乏直接的科学理论或模拟指导,传统低效的“试错性”试验难以快速高效地研发新型纤维素复合绝缘纸.针对这一问题,本文提出通过分子动力学模拟,研究纳米氧化锌(nano-ZnO)对纤维素的力学和热学性能的提升效果.首先设计了nano-ZnO/纤维素复合材料模型,然后从微观角度分析了不同nano-ZnO含量的改性纤维素的力学性能和热稳定性,从而确定nano-ZnO和纤维素的最佳配比.结果表明,相比于未改性模型,nano-ZnO改性纤维素模型的力学性能、内聚能密度、玻璃化转变温度和导热系数均有提升,弹性模量最高提升了45.31%,导热系数最高提升了41.49%.因为nano-ZnO的加入能够有效填充纤维网络中的空隙,并增强纤维素链之间的作用力和导热通道,从而提升纤维素的热力学性能.本工作为可快速制备出具有优良热力学性能的改性纤维素绝缘纸提供有价值的理论参考.

纳米氧化铝提升海洋环境高速铁路桥梁混凝土结构服役寿命研究

氯离子传输并诱导内部钢筋锈蚀是海洋环境高速铁路桥梁混凝土结构耐久性失效的主要原因之一,增大混凝土氯离子传输阻力是提升混凝土结构服役寿命的根本途径。纳米技术与纳米材料的发展为混凝土材料高性能化提供了新的可能。本工作研究了纳米氧化铝(NA)对砂浆氯离子电迁移系数(D_(RCM))与自然扩散系数的影响,基于氯离子等温吸附曲线,建立了考虑氯离子结合参数的氯盐传输模型,分析了NA对氯盐侵蚀环境下混凝土结构服役寿命的影响。结果表明:适宜掺量的NA可降低砂浆氯离子传输性能;承台桩基础混凝土钢筋保护层厚度为60 mm时,在C45混凝土中掺入2%(质量分数)NA后,仅考虑氯离子侵蚀时混凝土预期服役寿命由68年提升至107年。NA为提升海洋环境下高速铁路混凝土结构服役寿命提供了新的技术途径。

金相制备工艺对纳米氧化锆涂层显微组织评定的影响

为制备出能够表征所分析样品真实状态的金相试样,从而对涂层的显微组织作出准确评价,以纳米氧化锆涂层为研究对象,采用不同镶嵌方式制备金相样品,基于正交试验研究不同磨抛工艺参数对涂层显微组织评定的影响,并通过纳米CT法测量涂层的孔隙率,对其结果进行验证。结果表明:采用真空冷镶嵌方式可显著减少涂层颗粒的脱落,影响涂层孔隙率的因素从大到小排序依次为粗磨时研磨盘转数、粗磨时夹具转数、粗抛时间、研磨及粗抛时压力。优化后最佳磨抛工艺参数如下:研磨及粗抛时压力为15 N,粗磨时研磨盘转数为200 r/min,粗磨时夹具转数为50 r/min,粗抛时间为9 min。此工艺下涂层孔隙率为4.26%,显著减少了涂层颗粒的脱落,能够制备出反映涂层真实显微组织结构的金相样品,达到了准确评价涂层性能的目的。纳米CT法检测结果与本方法相符。

表面活性剂对纳米氧化锌减摩抗磨性能的影响

为提高纳米氧化锌在润滑油中的摩擦磨损性能和成膜性能,采用均匀沉淀法在合成过程中加入表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵(CTAB))制备了平均粒径约为20~30 nm的纳米氧化锌,并利用SEM、TEM、XRD等方法对制备材料的组织和相组成进行了表征。同时,利用四球摩擦磨损试验机考察纳米氧化锌对润滑油摩擦磨损性能的影响。结果表明:在载荷392 N时,最佳添加量(质量分数)为0.5%,平均摩擦系数降低了35%,磨斑直径下降了11%;利用CTAB修饰后平均摩擦系数降低了70%,磨斑直径下降了40%。在不同载荷下平均摩擦系数出现先增高后下降的趋势。钢球摩擦表面的形貌分析表明,添加CTAB后的纳米氧化锌润滑油,钢球磨损表面犂沟深度最浅,宽度最小。利用CTAB合成的纳米氧化锌具有良好的减摩抗磨性能,可以大大降低机械零件的摩擦力。

纳米氧化铈在阿霉素诱导心脏毒性中的作用及其对P53基因表达的影响

目的研究纳米氧化铈在阿霉素心脏毒性损伤中的作用及其对P53基因表达的影响,探讨纳米氧化铈对阿霉素心脏毒性损伤的作用机制。方法培养H9C2心肌细胞,随机分为5组:对照组、模型组(1μmol/L阿霉素)、纳米氧化铈组(10μg/ml纳米氧化铈)、实验组(1μmol/L阿霉素+10μg/ml纳米氧化铈)、阳性对照组(1μmol/L阿霉素+10μmol/L右丙亚胺)。建立阿霉素心脏毒性损伤模型,CCK-8法检测心肌细胞的存活率;生化法检测心肌细胞内乳酸脱氢酶(lactic dehydrogenase,LDH)、丙二醛(malondialdehyde,MDA)的含量;流式细胞仪检测心肌细胞内活性氧(reactive oxygen,ROS)水平及细胞凋亡率;Western blot检测心肌细胞中Bax、Bcl-2及P53蛋白的表达。结果与对照组相比,模型组的细胞存活率下降,细胞LDH、MDA含量上升,细胞内ROS水平和凋亡率增加,Bax和P53蛋白表达量升高,Bcl-2蛋白表达量下降,且Bcl-2/Bax比值下降(均P<0.001);与模型组相比,实验组细胞存活率上升,细胞LDH、MDA含量下降,细胞ROS含量和凋亡率下降,Bax和P53蛋白表达量降低,Bcl-2蛋白表达量升高,且Bcl-2/Bax比值升高(均P<0.001)。结论纳米氧化铈能有效预防阿霉素诱导的心脏毒性损伤,其作用可能与下调P53基因的表达,抑制细胞凋亡相关。

纳米氧化铈对无脊椎动物的毒性效应

近年来,纳米氧化铈(CeO_(2)NPs)独特的理化性质使其生产规模和应用范围逐渐扩大,但CeO_(2)NPs在生产、运输和商品化过程中不可避免地被释放到环境中,具有环境污染的潜在风险,其生物安全性受到越来越多的关注.无脊椎动物是生物类群的重要组成,本文研究了国内外近十年的科学文献,综述了CeO_(2)NPs在生物累积、行为反应、组织损伤、生长发育毒性、免疫毒性、生殖毒性、遗传毒性等方面对无脊椎动物的影响以及CeO_(2)NPs毒性效应影响因素,总结了CeO_(2)NPs对无脊椎动物的毒性机制,最后对未来研究方向进行了展望,以期为CeO_(2)NPs的毒性评价、安全生产与应用提供参考.

纳米氧化铁调控钧瓷釉层显微结构及呈色分析

本文在钧瓷釉中添加不同质量分数的纳米氧化铁,分析在还原气氛(96%Ar/4%H_(2))与氧化气氛(空气)烧制后钧瓷呈色及釉面显微结构的变化,采用分光测色计研究了颜色变化,利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪研究了钧瓷物相成分,利用扫描电子显微镜研究了釉层微观结构。结果表明:随着纳米氧化铁含量梯度增加,还原气氛下钧瓷试片从淡青色变为蓝色再变为青灰色,氧化气氛下从白色变为黄色再变为酱黑色。当釉层中纳米氧化铁含量达到3.0%(质量分数)时,釉面SiO_(2)晶相完全消失,呈非晶态。随着纳米氧化铁含量的增加,釉面呈液-液分相结构,还原气氛下显微结构尺寸从85 nm增加至150 nm,且Fe^(2+)相对含量上升。氧化气氛下,当釉面达到玻璃化后,分相结构尺寸从217 nm增加到307 nm。

锌灰资源化回收及超临界水热合成纳米氧化锌系统工艺

为了对锌灰进行资源化回收及对其经济性进行分析,将湿法回收工艺和超临界水热合成技术相结合,将锌灰生成价值较高的纳米氧化锌产品,采用Aspen Plus软件平台,建立了完整的系统工艺,并分析了系统运行过程中的物料成本及能耗成本。在硫酸浓度为2 mol·L^(-1)、固液比为1∶8、浸出温度为50℃、浸出时间为2 h、搅拌器转速为300 r·min^(-1)的条件下,锌灰中锌的浸出率达到了95%以上。除杂过程除去了Fe、Al、Ni、Cu等杂质,除杂后的溶液中锌的质量分数达到了97%。利用锌灰浸出液在400℃和25 MPa的超临界条件下,合成了平均粒径为26 nm的纳米氧化锌,晶体结晶度良好,纯度较高。通过与纯物料所合成的纳米氧化锌进行对比,验证了该技术的可行性,显著提升了系统运行的经济性。

海藻酸钠-纳米氧化锌复合膜的制备及表征

为改善海藻酸钠膜的性能,并赋予其一定的抑菌性。以海藻酸钠为成膜基材,添加不同含量的纳米氧化锌作为抗菌、抗紫外物质,制备一种具有抗菌、抗紫外双重功能的复合包装薄膜。借助紫外光谱、X射线衍射图谱等对复合膜结构进行表征,对复合膜的机械性能、阻湿性能及光学性能进行测试并分析。结果表明,纳米氧化锌的加入没有改变海藻酸钠膜的结构,复合膜有较强的抗紫外性能,纳米氧化锌与海藻酸钠相容性良好;复合膜具有抗菌性,对金黄色葡萄球菌的抑菌效果强于大肠杆菌。纳米氧化锌的加入提高了复合膜的机械性能与阻湿性能,当纳米氧化锌含量为5%时,有最大的拉伸强度17.13 MPa,最小的水蒸气透过系数8.05×10^(-11) g/(m·s·Pa)。ALG-5%ZnO为最佳配比的复合膜。研究为纳米氧化锌在包装薄膜领域的应用提供参考。