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《浙江理工大学》 2010年
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过氧钛酸溶胶法制备TiO_2薄膜及在手术刀上的应用

曹开斌  
【摘要】: 纳米TiO_2薄膜由于具有优异的光电性、光氧化性和光诱导超亲水性等性能引起了广泛的研究。目前制备TiO_2薄膜主要采用的方法有磁控溅射法、化学气相沉积法等,其中溶胶凝胶法是制备优质TiO_2薄膜的重要方法之一。由于Ti~(4+)离子极容易水解,传统溶胶凝胶方法中都要使用有机溶剂或强酸性试剂,造成环境污染,因此限制了溶胶凝胶法制备TiO_2的使用。本实验采用了氨水改性过氧钛酸溶胶凝胶法制备了TiO_2前驱体溶液,该方法是采用水作反应介质,双氧水作络合剂,具有环境污染小和生产成本低等特点。采用提拉法在不锈钢表面制备了TiO_2薄膜,研究了热处理温度和镀膜层数对TiO_2薄膜表面形貌、晶体结构和亲水性能的影响,并研究了TiO_2薄膜在手术刀上的应用。通过该方法与SiO_2溶胶凝胶法相结合制备了TiO_2/SiO_2复合胶体溶液和复合薄膜,并与TiO_2的前驱体溶液和薄膜进行了对比分析。 采用过氧钛酸溶胶凝胶法制备了过氧钛酸溶液,并用氨水对其溶液进行改性,使过氧钛酸溶液(即TiO_2前驱体溶液)的溶液粘度从16.5 mPa·S下降到5 mPa·S,经过改性后的过氧钛酸溶液可以进行提拉制备TiO_2薄膜。TiO_2前驱体溶液的干燥粉末红外图谱显示粉末经过400℃热处理以后,TiO_2前驱体中的过氧基团和氨水分子分解完全,过氧钛酸分解生成TiO_2粉末。 采用了提拉法制备了TiO_2薄膜,通过TiO_2薄膜的表面EDXA元素分析和XRD测试得出在不锈钢基底上负载了锐钛矿型的TiO_2薄膜。其TiO_2薄膜的AFM图片显示,热处理温度和镀膜层数对TiO_2薄膜表面形貌有影响,其中三层500℃得到的薄膜表面粗糙度较大。 利用混合过氧钛酸溶液和SiO_2胶体溶液的方法制备了TiO_2/SiO_2复合溶液。500℃煅烧得到的复合粉末的红外图谱确定,粉末中存在Ti-O-Ti、Ti-O-Si和Si-O-Si三种键结构,对复合溶液进行提拉制备TiO_2/SiO_2复合薄膜,其表面的AFM相图中TiO_2和SiO_2两种物相均匀的分布在不锈钢基底表面,说明TiO_2和SiO_2两种溶液进行了充分的互溶结合。制备的复合薄膜亲水性能较好。 对镀TiO_2薄膜的手术刀头进行了模拟手术实验和亲生物性能测试。三层500℃热处理制得的TiO_2薄膜和四层500℃热处理得到的TiO_2薄膜的手术刀头表面防焦痂性能好,在工作功率为80W的条件下,其表面防焦痂性能效果达到了钛氟龙涂层的效果,具有较好的防防焦痂性能。表面生物性能检测确定,TiO_2薄膜表面符合无细胞毒性。无迟发型超敏反应和无皮内刺激性要求,可以应用到临床人体实验中去,不会引起人体不良反应。
【学位授予单位】:浙江理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB383.2;TH777

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【参考文献】
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