复合溶胶凝胶法制备硅基含钛磷灰石蜂窝多孔涂层

溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛 实验目的 1.溶胶－凝胶法合成纳米级半导体材料tio2 2.复习及综合应用无机化学的水解反应理论，物理化学的胶体理论 3.了解纳米粒性和物性 4.通过实验，进一步加深对基础理论的理解和掌握，做到有目的合成，提高实 验思维与实验技能 实验原理 纳米粉体是指颗粒粒径介于1～100nm之间的粒子。由于颗粒尺寸的微细化， 使得纳米粉体在保持原物质化学性质的同时，与块状材料相比，在磁性、光吸收、 热阻、化学活性、催化和熔点等方面表现出奇异的性能。 纳米tio2具有许多独特的性质。比表面积大，表面张力大，熔点低，磁性强， 光吸收性能好，特别是吸收紫外线的能力强，表面活性大，热导性能好，分散性 好等。基于上述特点，纳米tio2具有广阔的应用前景。利用纳米tio2作光催化 剂，可处理有机废水，其活性比普通tio2(约10μm)高得多；利用其透

为了获得高性能的玻璃基骨水泥,采用溶胶–凝胶法制备了磷灰石/硅灰石(apatite/wollastonite,aw)生物玻璃,将其作为固相粉末与柠檬酸固化液均匀混合制得了aw玻璃基骨水泥(glass-basedbonecement,gbc),探讨了溶胶–凝胶法制备的aw生物玻璃作为gbc固相粉末的可能性。用x射线衍射、红外光谱和强度测试仪对不同温度热处理的aw生物玻璃粉末的晶相转变以及骨水泥在人体模拟体液中浸泡不同时间后的晶相组成和抗压强度进行了研究。结果表明:aw生物玻璃粉末经700℃热处理后形成了硅灰石和羟基磷灰石晶相,且温度越高晶相越完整;以900℃热处理后的aw生物玻璃粉末作为固相所制备的gbc随着浸泡时间的增加,骨水泥固化体中生成了更多量的caco3晶体及少量的羟基磷灰石晶体,且此种gbc的抗压强度最大。

针对充填用玻璃离子水门汀(glassionomercement,gic)机械强度不足的问题,选取sio2-al2o3-caf2-caop2o5体系,用溶胶凝胶法(sol-gel)制备玻璃粉,以市售gic为对照,抗压强度为指标,优化配方、煅烧温度、粉液比并用乙酸处理来提高gic机械性能,并测试gic的抗压强度、维氏硬度和净固化时间,用xrd表征并做粒径分析,所得数据用单因素方差分析。以配方2.3sio2-2.2al2o3-0.5cao-0.5caf2-0.08p2o5,750℃煅烧,1.5%乙酸处理后酸处理组gic抗压强度(粉液比1∶1)为148.04mpa,相较于自制组(111.59mpa)和市售组(102.54mpa)分别提高了12.65%和44.37%(p0.05);xrd显示市售、自制及酸处理三组玻璃粉相似均呈无定形态,90%粒径分别分布在26.02μm、29.80μm和14.62μm以下,净固化时间分别为3'24″、3'23″和5'49″,均满足临床要求。提示通过优化配方、煅烧温度、粉液比及用乙酸处理sol-gel制备的gic粉剂能有效提高gic的机械学性能。

采用溶胶凝胶法制备纳米级wo3,掺杂不同含量的氯铂酸并混合搅拌均匀,再进行热处理,将所得粉体均匀涂覆在光纤光栅周围,制备出具有氢敏特性的光纤光栅传感器.实验中,通过改变氯铂酸掺杂量和热处理温度并进行xrd物相分析得:随着pt∶w的降低以及热处理温度的升高,wo3的结晶度不断提高;通入不同浓度的氢气对传感器进行氢敏性能测试发现,经过300℃热处理,pt∶w为1∶9时,对4%浓度的氢气能达到15s的响应速度,最高有140pm的中心波长变化,多次重复通氢气,重复性良好;当热处理温度达到500℃时,材料对氢气已经不敏感.

本文采用溶胶凝胶法,以聚四氟乙烯乳液(ptfe)和硅溶胶(sio2)为主要原料,在玻璃基片上制备了一种有机-无机杂化薄膜。利用接触角测量仪和扫描电镜等手段对样品薄膜表面的接触角大小和显微结构进行了表征和分析,通过正交试验和方差分析考察了原料配比、水浴温度和陈化时间对薄膜表面接触角影响的显著性大小,并对疏水薄膜的工艺及显微组织进行了研究。结果表明,影响接触角的显著性依次是:原料配比>水浴温度>陈化时间;当vptfe:vsio2:vh2o=10:15:5(ml)时,常温下制备的溶胶在陈化24h后所制样品薄膜的静态接触角为98.73°,薄膜具有疏水性,此时薄膜具有凹凸不平的粗糙结构,表面有微米级的沟槽、凸起和线条状组织。

采用溶胶-凝胶法结合浸渍提拉工艺在多孔niti合金表面制备出了结构均一的锐钛矿型tio2涂层,并在溶胶中添加聚乙二醇(peg)作为造孔剂,进而在多孔niti合金表面制备出内层致密、外层多孔的tio2复合涂层。sem分析结果表明,tio2涂层均匀地覆盖了多孔niti合金基体的外表面以及孔的内表面。hanks溶液中的阳极极化曲线结果表明,与未处理的多孔niti合金相比,具有致密tio2涂层的多孔niti合金其耐腐蚀性能有了显著提高。而多孔tio2复合涂层进一步增大了多孔niti合金的实际表面积,提高了材料表面的生物活性。

li_2o-al_2o_3-sio_2(las)系统微晶玻璃是微晶玻璃中的一个重要分支。这种微晶玻璃的主要性能是低膨胀,耐热冲击性,其应用非常广泛。从原料角度总结了制备锂铝硅微晶玻璃的溶胶-凝胶方法,并对各种方法的特点进行了简要的评述,提出了研究中存在的问题及其今后的发展方向。

本文以正硅酸乙酯（teos）、异丙醇铝（aip）、硝酸铝（an）等为原料，用溶胶—凝胶（sol-gel）法制备硅酸铝耐火纤维。

用溶胶-凝胶法制备了以na2o-b2o3-sio2为基质玻璃、孔径在4￣6nm的多孔玻璃膜。对制备过程中的工艺条件进行了讨论,并用dta-tg、xrd、ir和nmr探讨了凝胶-玻璃膜转变过程中的物理化学变化和结构变化。结果表明:要获得均匀透明的溶胶必须控制硼酸和硝酸钠的含量,而盐酸和乙醇的中入量对溶胶的稳定性有显著的影响。凝胶干燥过程中的温度和相对湿度对制备完整的凝胶膜有较大的影响。溶胶向凝胶转变

以钛酸丁酯(tbt)、二苯基二甲氧基硅烷(dps)以及γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(gpts)为原料,采用溶胶-凝胶法,经涂膜、固化,制备了一系列tio2-有机硅涂层材料.通过不同方法对杂化涂层的微结构、光学、热学和机械性质进行了表征.结果表明,在可见光范围内,所得杂化涂层材料的透过率在90%以上,且随着ti含量的增加而减小.当ti含量在10mol%～70mol%范围内,涂层折射率在1.54～1.64范围内可调.

介绍了一种sol-gel方法合成plzt反蛋白石结构。以单分散的聚苯乙烯亚微米球人造蛋白石为模板,通过调整的溶胶-凝胶方法制备plzt溶胶,再将溶胶前驱体填充在模板中。填充后的模板缓慢升温到750℃煅烧,排除有机成分并使plzt结晶。通过这种方法,可以借助微球直径为400nm的模板得到孔隙直径在280nm的plzt反蛋白石结构材料。

本文以氢氧化钙悬浮液和磷酸为主要实验原料,在室温25℃,ph值为11的条件下,用共滴定的方法合成羟基磷灰石。把羟基磷灰石粉与一定量的胶原蛋白溶液混合,经过物理发泡、冷冻、微波干燥的过程,得到羟基磷灰石/胶原蛋白多孔支架材料。运用xrd、sem分析仪器和阿基米德原理及杠杆原理,对样品进行了检测。结果表明用物理发泡法制得的多孔支架材料的总气孔率为79%～89%,抗压强度为0.3～1.1mpa。

采用溶胶-凝胶法合成了半导体pbs量子点掺杂的na2o-b2o3-sio2玻璃,研究了不同热处理工艺对玻璃结构的影响,利用多种表征手段研究了量子点掺杂玻璃中的微晶结构及其光学性能.孔径分析结果表明随着热处理温度的升高玻璃内部孔径不断减小,最终孔结构几乎完全消失;红外光谱分析表明玻璃网络结构在较低温度下己经形成,随温度的升高不断密实化;x射线光电子能谱证明了玻璃中存在pbs,高分辨透射电镜表征了玻璃基质中掺杂的微晶结构是pbs,统计计算表明,玻璃中微晶的平均粒径尺寸为3.5nm;吸收光谱分析发现,微晶掺杂玻璃的吸收边界较pbs的块体材料发生了明显的蓝移,产生了量子尺寸效应;通过z扫描技术测得其非线性折射率γ为-2.03×10-14cm2/gw.

应用tg、dta、xrd和fl一ir和tem等测试手段研究了凝胶热处理过程中的相变化以及非水解溶胶-凝胶的反应过程和生成粉末的微观结构。结果表明:无水乙醇作氧供体制备的凝胶可在750℃直接合成钛酸铝,比固相法合成大大降低了温度。随着热处理温度的升高,钛酸铝粒子的尺寸逐渐变大,形貌也更加完整。

以正硅酸乙酯、无机盐为先驱体,通过溶胶-凝胶法制备了耐高温绝缘涂料,并在该材料中加入了cr2o3,经过800℃热处理后对该材料的电绝缘性能进行了测定并且利用dta、xrd、sem等测试手段对该材料的物相组成、表面形貌进行了研究与分析。结果表明,该绝缘涂料经800℃热处理后,电绝缘性能有了显著提高,绝缘电阻率可以达到57.71×109ω.cm。

论述了用溶胶—凝胶法在普通釉面砖上制备均匀tio_2涂层的工艺过程,借助xrd技术研究了热处理制度对tio_2涂层结构的影响。同时通过在紫外灯光源下对甲基橙溶液脱色实验结果证明:适当选择涂液成分、热处理温度及气氛,可在釉面砖上制备出具有高的光催化活性的tio_2涂层。该材料可望成为一种具有广阔应用前景的“绿色”建筑材料。

以正硅酸乙酯(teos)、不同相对分子量的聚乙二醇(peg)为主要原料,采用溶胶-凝胶法在硼硅酸盐玻璃板上制备单层sio2减反射薄膜,研究了制备工艺对薄膜光学性能的影响。结果表明:peg的添加量可以改变薄膜的透过率,当peg/teos的摩尔比为50/50时能达到最大值。peg1k能将反射率最小值调整到550nm,从而对应于最高的太阳辐射波长。

采用溶胶-凝胶法制备硅灰石-磷灰石(aw)纳米前驱体粉,并结合有机泡沫浸渍工艺、物理包被壳聚糖(cs)法制备aw/cs复合支架材料。以扫描电镜、抗压强度测试仪对支架材料的显微结构和力学性能进行表征,把兔骨髓基质干细胞(bmscs)与支架材料体外复合培养评价材料的细胞相容性,将细胞与支架材料一起构建体外组织工程骨植入兔的骨缺损处,用组织学的方法评价支架材料的生物相容性和成骨能力。结果表明:复合支架材料具有大孔/微孔结构、孔隙分布均匀和相互贯通的优点,大孔孔径在100～500μm,孔隙率为80%～90%,复合支架材料适宜骨髓基质干细胞(msc)黏附、增殖和分化,无细胞毒性。细胞复合材料的动物体内研究表明:mscs与aw/cs复合支架材料体外构建的新型组织工程骨具有较高的成骨能力和良好的骨缺损修复能力。

低温下,通过将水热合成的纳米羟基磷灰石浆料与中性胶原溶胶共混和在中性胶原中原位形成羟基磷灰石两种方法制备羟基磷灰石/胶原复合材料,采用xrd、ftir、扫描电镜、透射电镜和力学性能测试等方法对两种复合材料的特性进行了表征。通过对两种方法制备的复合材料的特性进行比较,发现两种方法均制备得到了纳米羟基磷灰石/胶原复合材料,复合材料在晶相组成、化学组成、纳米羟基磷灰石晶体尺寸、胶原纤维的结构等方面都与天然骨相似。但原位合成纳米羟基磷灰石晶体的结晶度比水热合成的纳米羟基磷灰石更接近于自然骨,原位合成的羟基磷灰石/胶原复合材料的均匀性、界面结合紧密度、力学性能等方面均优于共混法。原位合成法是改善纳米羟基磷灰石/胶原复合材料均匀性和力学性能的有效方法。

研究了si-b-o系玻璃掺杂对钛酸锶钡(bst)陶瓷的相结构和介电性能的影响。实验结果表明,当x(sio_2)>10%时,si-b-o系玻璃掺杂bst陶瓷易出现杂相,即ba_2tisi_2o_8相。x(sio_2)≤10%,si-b-o系玻璃掺杂bst陶瓷粉体的相结构为立方钙钛矿相结构,其合成温度大于等于600℃,不存在第二相。si-b-o系玻璃掺杂bst陶瓷的烧结温度低于传统工艺。si-b-o系玻璃掺杂bst陶瓷的显微结构呈细晶结构(晶粒尺寸<1μm)。随玻璃含量的增加,si-b-o系玻璃掺杂bst陶瓷介电常数ε降低,介电峰变低,平坦,峰形宽化,介电损耗降低,居里温度t_c向低温移动。

再生丝素蛋白具有良好的生物相容性,羟基磷灰石同时还具有成骨诱导性。通过将再生丝素蛋白制备形成丝素蛋白多孔材料,并在37℃下将其浸渍于模拟体液中可以制备再生丝素蛋白/羟基磷灰石多孔复合材料。扫描电镜研究发现在再生丝素蛋白多孔材料的孔隙中羟基磷灰石由针状晶体聚集而成,红外光谱和xrd等表征表明复合材料中羟基磷灰石以羰基取代的羟基磷灰石存在。制备的再生丝素蛋白/羟基磷灰石多孔材料有望作为骨组织修复材料使用。

研究利用造孔剂法制备高度贯通的多孔羟基磷灰石(ha)支架,孔隙率约为78%,并利用聚己内酯(pcl)分别复合纳米ha(nha)或微纳米生物玻璃(nbg)粉末对其进行涂覆改性,粉末的添加量均为10%~40%(质量分数)。4种类型支架分别记为ha、pcl/ha、nha-pcl/ha和nbg-pcl/ha。实验结果发现,nha-pcl/ha和nbg-pcl/ha复合支架最大抗压强度分别为1.41~1.98mpa和1.35~1.78mpa。4类支架矿化实验显示,浸泡21d后nbg-pcl/ha表面促进生成较多的磷灰石矿化物;细胞实验结果显示细胞在4类支架上均生长良好,说明支架具有良好的生物相容性。支架在实验犬背部肌肉组织内植入2个月的组织学检测显示,4种支架内均有新骨形成,尤其是nha-pcl/ha和nbg-pcl/ha孔内有更多的新生骨组织,说明这两种支架表面复合涂层中的生物活性纳米颗粒对诱导新骨生成具有积极的促进作用。