金屬表面微-納米加工及其活性研究.pdf

1、通過對材料表面進行微/納米加工處理，可提高其固有的性能或賦予材料新的功能。因此，表面材料化學(xué)有廣闊的應(yīng)用前景，已成為現(xiàn)今研究的熱點之一。本論文中我們采用陽極氧化法、加熱沉積法、電沉積法、原位生成法和化學(xué)沉積法等成功合成了表面具有特殊微/納米結(jié)構(gòu)的氧化鋁、氧化鋅和氧化鎳材料，并對材料的光催化性能、染料吸附性能和生物活性等進行了測試。主要開展研究的工作包括以下幾個方面：
　　(1)首先，采用陽極氧化法通過改變電解液、電壓、時間和溫度等

2、參數(shù)，成功地制備出了由納米顆粒狀結(jié)構(gòu)或孔狀結(jié)構(gòu)的氧化鋁構(gòu)成的二維平面，這些納米結(jié)構(gòu)的尺寸在20 nm-120 nm之間，可以控制。另外，研究了該材料表面對細(xì)胞行為變化的影響。測試結(jié)果證明：顆粒狀氧化鋁各個尺寸之間對細(xì)胞的生長影響沒有顯著性地差異；對于孔狀氧化鋁，我們用NIH3T3和PC12兩種細(xì)胞來研究其生物活性，發(fā)現(xiàn)50 nm比其它的尺寸更適合NIH3T3細(xì)胞的生長，而80 nm比其他的尺寸更適合PC12細(xì)胞的生長。
　　(2)

3、其次，采用陽極氧化法可控合成了孔徑大小為0.83±0.12μm-8.3±1.47μm，孔密度為0.2±0.01％-59.8±5.4％的多孔狀氧化鋅二維平面。采用加熱沉積法、電沉積法和原位生長法制備出了其它形貌的氧化鋅，如：片狀、網(wǎng)狀和顆粒狀。對這些二維平面的生物活性評價結(jié)果表明：氧化鋅可顯著降低細(xì)胞活性。對于多孔狀氧化鋅表面，它對細(xì)胞伸展、增殖和代謝等抑制作用具有孔密度依賴性，且隨著孔密度的增大而逐漸減弱。對于其它形貌的氧化鋅二維平面，

4、它們對細(xì)胞的生長存在表面形貌依賴性，抑制作用強弱為：顆粒狀氧化鋅膜<片狀氧化鋅膜<網(wǎng)狀氧化鋅膜。此外，光催化分析結(jié)果表明：氧化鋅的光催化具有孔密度依賴性和表面形貌依賴性，且具有良好降解甲基橙的能力。如：180 min的紫外光照條件下，片狀氧化鋅膜的降解率達(dá)到94.4％，其次是網(wǎng)狀氧化鋅(91.5％)，顆粒狀氧化鋅(38.1％)。但光催化穩(wěn)定性分析發(fā)現(xiàn)這些氧化鋅二維平面經(jīng)過多次使用后，其光催化性能均出現(xiàn)不同程度的降低。
　　(3)再

5、次，用化學(xué)沉積法在多孔氧化鋁模板上制備出了由絲狀氧化鎳組成的二維平面，通過改變沉積的時間和氧化鋁模板孔徑的大小來研究不同條件下形成絲狀氧化鎳的變化。結(jié)果證明：當(dāng)氧化鋁模板的孔徑變大以及沉積的時間延長時都可以增加絲狀氧化鎳的密度。微生物吸附試驗表明，氧化鎳可有效地抑制黑曲霉菌在其表面的粘附和生長，但該抑制作用與氧化鎳的密度無關(guān)。染料吸附試驗表明，隨著模板孔徑的增大其表面的吸附能力逐漸增大，吸附后表面的顏色逐漸變深。當(dāng)300℃煅燒2 h重復(fù)