金属表面微/纳米加工及其活性研究

来源 :河南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rocwingw
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通过对材料表面进行微/纳米加工处理,可提高其固有的性能或赋予材料新的功能。因此,表面材料化学有广阔的应用前景,已成为现今研究的热点之一。本论文中我们采用阳极氧化法、加热沉积法、电沉积法、原位生成法和化学沉积法等成功合成了表面具有特殊微/纳米结构的氧化铝、氧化锌和氧化镍材料,并对材料的光催化性能、染料吸附性能和生物活性等进行了测试。主要开展研究的工作包括以下几个方面:(1)首先,采用阳极氧化法通过改变电解液、电压、时间和温度等参数,成功地制备出了由纳米颗粒状结构或孔状结构的氧化铝构成的二维平面,这些纳米结构的尺寸在20nm-120nm之间,可以控制。另外,研究了该材料表面对细胞行为变化的影响。测试结果证明:颗粒状氧化铝各个尺寸之间对细胞的生长影响没有显著性地差异;对于孔状氧化铝,我们用NIH3T3和PC12两种细胞来研究其生物活性,发现50nm比其它的尺寸更适合NIH3T3细胞的生长,而80nm比其他的尺寸更适合PC12细胞的生长。(2)其次,采用阳极氧化法可控合成了孔径大小为0.83±0.12μm-8.3±1.47μm,孔密度为0.2±0.01%-59.8±5.4%的多孔状氧化锌二维平面。采用加热沉积法、电沉积法和原位生长法制备出了其它形貌的氧化锌,如:片状、网状和颗粒状。对这些二维平面的生物活性评价结果表明:氧化锌可显著降低细胞活性。对于多孔状氧化锌表面,它对细胞伸展、增殖和代谢等抑制作用具有孔密度依赖性,且随着孔密度的增大而逐渐减弱。对于其它形貌的氧化锌二维平面,它们对细胞的生长存在表面形貌依赖性,抑制作用强弱为:颗粒状氧化锌膜<片状氧化锌膜<网状氧化锌膜。此外,光催化分析结果表明:氧化锌的光催化具有孔密度依赖性和表面形貌依赖性,且具有良好降解甲基橙的能力。如:180min的紫外光照条件下,片状氧化锌膜的降解率达到94.4%,其次是网状氧化锌(91.5%),颗粒状氧化锌(38.1%)。但光催化稳定性分析发现这些氧化锌二维平面经过多次使用后,其光催化性能均出现不同程度的降低。(3)再次,用化学沉积法在多孔氧化铝模板上制备出了由丝状氧化镍组成的二维平面,通过改变沉积的时间和氧化铝模板孔径的大小来研究不同条件下形成丝状氧化镍的变化。结果证明:当氧化铝模板的孔径变大以及沉积的时间延长时都可以增加丝状氧化镍的密度。微生物吸附试验表明,氧化镍可有效地抑制黑曲霉菌在其表面的粘附和生长,但该抑制作用与氧化镍的密度无关。染料吸附试验表明,随着模板孔径的增大其表面的吸附能力逐渐增大,吸附后表面的颜色逐渐变深。当300°C煅烧2h重复使用2次、4次和6次后,吸附能力逐渐减弱。
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