ZnO納米棒-TiO2納米管復(fù)合納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)建研究.pdf

1、鈦及鈦合金因其良好的機(jī)械性能、耐磨性能和優(yōu)異的生物相容性能而作為人工關(guān)節(jié)和人工牙齒等植入材料備受關(guān)注，但鈦及鈦合金表面自然狀態(tài)下生成的氧化膜是生物惰性的，植入體后難與組織形成牢固的結(jié)合，因此表面改性極為重要。本實(shí)驗(yàn)采用陽(yáng)極氧化法在純鈦表面制備了TiO2納米管，采用微弧氧化法獲得TiO2多孔陶瓷膜，并作為基底電沉積ZnO，成功構(gòu)建了ZnO納米棒/TiO2納米管和ZnO納米棒/TiO2微米孔槽復(fù)合納米結(jié)構(gòu)薄膜。利用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FESEM

2、)、X射線衍射儀(XRD)、親水性試驗(yàn)、模擬體液浸泡試驗(yàn)和模擬體液中電化學(xué)試驗(yàn)等研究了純鈦、TiO2薄膜、ZnO/TiO2復(fù)合結(jié)構(gòu)薄膜的形貌、成分和物相組成以及生物活性和耐蝕性。主要結(jié)果如下:
　　采用恒壓二次陽(yáng)極氧化法，在H2O+H3PO4+NH4F+乙二醇體系中，在純鈦表面制備出管結(jié)構(gòu)可控、取向一致、重復(fù)性好的TiO2納米管薄膜，采用陰極電沉積技術(shù)在鋅鹽水溶液中成功制備出垂直基底生長(zhǎng)、形貌均一的ZnO納米棒。結(jié)果表明:表面呈親

3、水性的TiO2納米管基底有利于六棱柱型ZnO納米棒的生長(zhǎng);HMT的引入、溶液中飽和的氧濃度及Zn2+濃度的增加、沉積時(shí)間的延長(zhǎng)均可提高ZnO納米棒的結(jié)晶度和擇優(yōu)生長(zhǎng)趨勢(shì);沉積電壓在1.0V～2.0V范圍內(nèi)均可獲得形貌規(guī)則的ZnO納米棒，電壓繼續(xù)增大時(shí)，ZnO沿c軸擇優(yōu)生長(zhǎng)趨勢(shì)則消失;同時(shí)發(fā)現(xiàn)鋅源對(duì)ZnO的形貌影響較大，當(dāng)以ZnCl2為鋅源時(shí)，較高的Zn2+濃度(10mM)會(huì)導(dǎo)致六邊形ZnO納米片的生成，歸因于高濃度的Cl-阻礙nO的擇優(yōu)

4、生長(zhǎng)，Zn(NO3)2·6H2O為鋅源時(shí)在實(shí)驗(yàn)條件下(0.5～10nM)電沉積ZnO均獲得ZnO納米棒。
　　模擬體液浸泡試驗(yàn)表明TiO2納米管薄膜和ZnO納米棒/TiO2納米管復(fù)合薄膜較純鈦具有良好的生物活性;模擬體液中電化學(xué)測(cè)試試驗(yàn)表明純鈦表面形成TiO2納米管膜層耐腐蝕性提高，形成ZnO納米棒/TiO2納米管復(fù)合膜層耐腐蝕性有所降低。
　　本文也初步探討了ZnO納米棒/TiO2微孔（槽）復(fù)合結(jié)構(gòu)的制備研究，結(jié)果顯示:溝