氧化钛纳米管阵列热驱动掺银及其生物活性和抗菌性研究

通过在纯钛表面制备得到氧化钛纳米管阵列后,再利用热驱动掺银技术,成功制备得到既具有生物活性,又具有抗菌性能的银掺杂氧化钛纳米管阵列。研究表明氧化钛纳米管阵列热驱动掺银的机理为硝酸银在受限反应空间中的低温分解及其与氧化钛低温相变的协同。将氧化钛纳米管阵列浸泡饱和硝酸银后,在300℃条件下热处理,不仅能实现氧化钛纳米管阵列由无定型转变为金红石型的低温相变,还能同时实现硝酸银的低温分解。     

用化学处理法制备具有梯度表面结构的生物活性钛

作为承力骨替代物的种植材料,不仅要有与骨结合的能力,更要具备好的断裂韧性．然而,现有的生物活性陶瓷和生物相容性金属都不能满足这些要求．陶瓷材料的断裂韧性比人的皮质骨低,而金属则不能与骨直接结合．在钛金属上涂覆生物活性陶瓷为金属与骨之间的结合提供了有效的途径．但常规的涂层方法（如等离子喷涂）涂覆的羟基磷灰石中明显含有可吸收的熔化相,在植入体内以后,短时间就会发生降解,降低了羟基磷灰石层与周围骨组织及金属基体之间的结合强度． 近年来,日本京都大学材料化学系的Ｈ．Ｍ．Ｋｉｍ等人发现纯钛和钛合金经ＮａＯ…     

钛微弧氧化处理后的抗菌性能

通过微弧氧化处理后,钛表面形成一层氧化层,并且氧化层内含有F-、Cl- 和I-, 然后进行细菌粘附试验.结果表明:在种植体周围的常见菌群中,不管是需氧菌还是兼性厌氧菌,钛经过表面改性后均有一定的抗菌作用, 同时含有F-、Cl-和I-,更增加其抗菌性能.不同的晶相结构,其抗菌性能不同,在低电压时,形成的主要是锐钛矿型二氧化钛,其抗菌性能较优.     

钛表面改性技术的开发

2005年初，日本电力中央研究所开始了一项被称为“Flesh Green”的示范项目。它是一种制备碳掺杂表面的技术以及其产品的总称。     

Ti-29Nb-13Ta-4．6Zr合金碱处理表面生物活性陶瓷改性

钛合金作为外科植入材料是近年研究和应用的热点,但纯钛的力学性能较差,Ti-6Al—4V ELI合金含有毒性元素V,均不是理想的材料。最近,日本开发的Ti-29Nb-13Ta-4．6Zr（TNTZ）β钛合金,其弹性模量较低,可通过机械热加工控制其力学性能,在医用领域有巨大的应用前景。但该合金的生物相容性还稍有不足,直接与骨结合的生物活性很差,因此有必要对其进行表面改性处理研究。     

B/Fe2O3共掺杂纳米TiO2可见光下的催化性能

采用溶胶凝胶法制备B/Fe2O3共掺杂TiO2复合光催化材料,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(TEM)和紫外可见漫反射光谱(DRS)对粉体进行表征。结果表明:催化剂以锐钛矿存在的纳米颗粒,直观地显示了物质的形貌,掺杂B能极大提高催化剂的可见光响应。以二氯苯酚(DCP)为降解物质,在紫外和可见光下分别研究了复合催化剂的光催化活性。掺杂B能使吸收光谱红移至可见光区,而进一步掺杂Fe2O3大大提高了催化剂的活性。     

氮离子注入诱导TiO2涂层在可见光下的抗菌能力(英文)

为了提高钛组件的抗菌能力,通过微弧氧化(MAO)处理和进一步的氮等离子体浸没离子注入(N-PIII)处理,在钛表面制备抗菌涂层。XPS光谱测试结果表明,采用氮离子注入N-PIII法将氮掺入TiO₂涂层,随着注入时间的增加,TiO₂涂层表面氮含量增加。掺氮样品在可见光区域的吸光度显著增加,并且氮注入样品的光吸收峰边缘与微弧氧化样品的光吸收峰相比向红外光区移动。将大肠杆菌和金黄色葡萄球菌接种在样品表面,以评估样品的抗菌能力。细菌实验结果表明,掺氮态TiO₂在可见光下可以有效降低细菌活力。由实验结果可见,微弧氧化和氮离子注入复合工艺制备的抗菌TiO₂涂层在医学和海洋领域具有很大潜力。     

钛种植体表面CuO和Nb2O5共掺杂TiO2涂层的制备及抗菌性能和生物相容性

利用等离子体喷涂技术在医用钛合金表面成功制备TiO₂、50% Nb₂O₅-TiO₂和1% CuO-49% Nb₂O₅-TiO₂涂层,并对涂层的微观结构、表面粗糙度、表面亲疏水性、化学稳定性进行表征。利用金黄色葡萄球菌和大肠杆菌来评价涂层的抗菌性能,利用小鼠颅顶前骨细胞亚克隆14细胞来评价涂层的细胞相容性。结果表明：等离子体喷涂TiO₂涂层主要由金红石和少量锐钛矿相组成,而在50% Nb₂O₅-TiO₂和1% CuO-49% Nb₂O₅-TiO₂涂层中均出现了Ti_0.95Nb_0.95O₄固溶体和特殊的棒状交织结构;Nb₂O₅和CuO的掺杂增加了TiO₂涂层的表面粗糙度,改善其亲水性。Nb₂O₅掺杂提高了细胞的增殖能力和成骨分化能力,CuO和Nb₂O₅共掺杂显著提高了TiO₂涂层的抗菌性能,但Cu离子的释放降低了50% Nb₂O₅-TiO₂涂层的细胞相容性。和TiO₂涂层相比,1% CuO-49% Nb₂O₅-TiO₂涂层的细胞相容性并未明显降低,说明Nb₂O₅掺入可一定程度上抑制了Cu离子对细胞的副作用。     

球形活性炭负载和Er~(3+):YAlO_3掺杂TiO_2的制备及其在可见光下降解甲基橙(英文)

为使TiO2能够在可见光下发挥其于紫外激发下的高光催化活性,且易于从处理废水中分离,采用溶胶-凝胶法将TiO2与掺杂稀土离子Er3+的上转换发光剂Er3+:YAlO3结合,再将其负载到球形活性炭(SAC)表面,制备出可见光响应的负载型Er3+:YAlO3/TiO2-SAC光催化剂。通过XRD、EDS、SEM与FSA等手段对制备的光催化剂进行晶相、表面结构与元素分布、发光光谱等表征。以甲基橙为目标污染物,研究制备的光催化剂在可见光下的催化活性。结果表明,Er3+:YAlO3可以作为上转换发光材料,它吸收可见光并发射紫外光进而激发TiO2。700°C煅烧制备的催化剂具有最佳的光催化活性,可见光下表观反应速率常数可达0.0197min-1。     

使钛与骨易结合的热处理方法

植入骨盆的人工股关节表面覆有金属壳,为了促使其与骨更好的结合,需要在金属壳表面进行钛粉末的等离子喷镀处理。而赋予纯钛生物活性的研究已有许多,例如在空气中对纯钛进行热处理,使其表面氧化从而在模拟体液中易生成羟基磷灰石。但这种情况下得到的羟基磷灰石的形成能不太高,因此有必要再进行紫外线照射处理,以使其表面具有电荷,提高羟基磷灰石的形成能。基于这种想法,研究人员拟通过简便的氧氮化处理方法以提高纯钛的生物活性。     

稀土元素掺杂AgSnO2 触头材料的第一性原理理论研究

AgSnO2触头材料中Ag具有良好的导电性,SnO2具有较高的热稳定性.但是,SnO2是惊种宽禁带半导体,近乎绝缘,使得AgSnO2触头材料的电阻较大.通过对SnO2进行掺杂,使SnO2由绝缘改性为导电,能有效改善AgSnO2的电性能.采用第惊性原理研究了稀土元素La、Ce、Nd掺杂后的电子结构,对纯SnO2和掺杂SnO2的晶体结构、能带结构、态密度进行了分析对比.晶格数据表明,稀土元素掺杂SnO2愌起的晶格畸变与掺杂原子的共价半径大小有关.能带结构表明,稀土掺杂可使SnO2的导带向低能端惕动,带隙变窄,即导电性提高,且La掺杂时的带隙最小.电子态密度表明,稀土元素特有的f态电子对费米能级处的导带贡献很大,即稀土元素掺杂能提高AgSnO2触头材料的导电性,且La掺时的费米能级处的态密度值最大.     

一种钛基体表面高温抗氧化复合涂层的制备方法

申请号：201510125694．6申请151：2015-03-21公开（公告）日：2017-05-31公开（公告）号：CN104674218B申请（专利权）人：西北有色金属研究院 摘要：本发明公开了一种钛基体表面高温抗氧化复合涂层的制备方法,该方法为：①对钛基体进行表面抛光处理,然后对表面抛光处理后的钛基体进行氧化,得到表面具有二氧化钛陶瓷层的钛基体,再在所述二氧化钛陶瓷层上沉秋金属铝,得到表面具有二氧化钛陶瓷层和铝涂层的钛基体。     

开孔泡沫钛力学性质的温度相依性

用粉末烧结法制备了相对密度为0.2的开孔泡沫纯钛材料,并在室温20～600℃温度范围内,对其压缩性能进行了测试,并从理论上分析了其杨氏模量、弹性极限和屈服强度对温度的相依性.结果表明:该开孔泡沫材料在室温下表现出脆性泡沫材料变形断裂特征;在200℃以及更高温度下,该材料表现出塑性开孔泡沫材料变形特征,其应力-应变曲线分为3个阶段,即弹性阶段,平台阶段和压实阶段.开孔泡沫钛的杨氏模量、弹性极限和屈服强度随着温度的升高而减小,其对温度的相依性可分别表示为:E*=1.5217×109-5.988×105T,σ*ys=85.7-0.095T,σ*ys=99.1-0.16T 7.02×10-5T2.     

钛表面恒流微弧氧化及其能量规律

采用微弧氧化方法制备出纯钛表面多孔状的二氧化钛膜层,借助于SEM和XRD研究了恒流微弧氧化参数对钛表面的影响,探讨了恒压与恒流两种微弧氧化方式下的不同能量规律.结果表明:恒流模式下,处理时间长、处理电流大和终止电压高的试样,表面微孔大、金红石含量高而且后续水热处理获得的羟基磷灰石衍射峰较强.恒流终止电压450 V处理时的微弧氧化反应能量明显小于恒压450 V处理的反应能量,从而造成两种模式处理的钛表面形貌和结陶差别较大.恒流模式要获得与恒压相当的处理效果必须延长处理时间或者提高处理电流,使终止电压升高.两种工作模式中各个参数对处理效果的影响,实质上是相同的.能够促进反应进行的参数设置,都能促使钛表面水热处理后碍到较多的羟基磷灰石,进而更好地改善材料的生物活性.     

无模板剂的溶胶-水热法合成具有可见光响应的氮掺杂混晶 TiO2(锐钛矿/金红石/板钛矿)纳米棒束

采用无模板剂的溶胶-水热法制备了具有可见光响应的N掺杂锐钛矿/金红石/板钛矿型TiO_2(N-TiO_2)纳米棒束,并利用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、紫外-可见光漫反射光谱(UV-Vis DRS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对获得的样品进行了表征。以甲基橙为模型反应物,评价了N-TiO_2纳米棒束的光催化活性。表征结果结合光催化活性评价结果显示,与P25-TiO_2相比,N掺杂、混晶及纳米棒束之间的协同作用是所制备的混晶N-TiO_2纳米棒束具有良好光催化活性的主要原因,并对混晶N-TiO_2纳米棒束光催化降解甲基橙的机理进行了探讨。     

钽表面铜掺杂Ta2O5纳米棒的制备及抗菌性能研究

本实验采用两步水热法在钽基体表面制备出掺杂Cu_²⁺的Ta₂O₅纳米棒薄膜。采用XRD、SEM、XPS等方法分析了材料的物相和表面微观结构。用ICP检测了样品在生理盐水中离子析出浓度,最后通过平板计数法检验了不同含量铜掺杂Ta₂O₅薄膜的抗菌能力。结果表明,通过两步水热处理,在钽表面生成了简单斜方晶体结构的Ta₂O₅纳米棒阵列,Cu_²⁺的掺杂不会对纳米棒薄膜的微观形貌和物相造成显著影响。随时间的增加,掺铜薄膜的铜离子析出速率逐渐趋于平缓。平板计数法表明,Cu_²⁺ 的掺杂量达到2.68At%时,铜掺杂Ta₂O₅纳米棒薄膜的抗菌性能最好,抗菌率达99.2%。     

缓冲溶液对单相锐钛矿纳米TiO2表面吸附及可见光催化性能的影响

以钛酸丁酯为反应前驱物,在丙酮溶剂中采用有机溶剂水热法合成了纳米TiO2粉体.通过X-射线衍射(XRD),透射电镜(TEM)和差热-热失重(DTA-TG)等手段分析了物相结构、颗粒尺寸和吸附特性,采用紫外-可见光谱(UV-Vis)手段,通过在不同pH值和组成的缓冲溶液中进行超声处理的方法考察样品表面吸附的有机物状态变化及其对可见光催化性能的影响.UV-Vis测试结果表明在250 nm处的有机溶出物量随超声处理液pH值的增加先增加后减小,溶液为中性时达到最大值.可见光下(≥450 nm)降解甲基橙的结果表明,样品光催化活性不仅和表面吸附的有机物有关,同时受到溶液的pH值及所含阴离子种类的影响.     

RuO2-SiO2二元氧化物被覆钛涂层的制备

采用Pechini法,通过涂覆、烧结和退火,制备成系列含硅的RuO2-SiO2/Ti样品.二元涂层的摩尔成分为X%RuO2-Y%SiO2(以下简写为RuxSiyO2).采用SEM和XRD方法分析了该阳极涂层材料的组织结构特征.结果表明所制备的涂层的相结构主要由金红石相的RuO2所组成,高温处理出现金红石相TiO2,加入的硅以非晶态SiO2的形式存在.经450℃处理的含硅样品的平均晶粒尺寸均小于10nm,明显低于不含硅的样品.同时具有很强的尺寸稳定性,即使经800℃退火处理后,涂层的平均晶粒尺寸仍在45mm以下.这表明掺杂适量的非晶态SiO2组元,可以明显细化晶粒,稳定相结构,同时可粘连分散的活性组元颗粒,起到"支架"的作用.