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第1章 二氧化钛纳米材料的应用领域1

1.1 钛白工业的发展1

1.1.1 钛资源储量1

1.1.2 生产现状2

1.2 二氧化钛纳米材料光催化特性的应用4

1.2.1 二氧化钛纳米材料光催化机理5

1.2.2 污水治理5

1.2.3 气体净化10

1.2.4 抗菌杀菌13

1.3 二氧化钛纳米材料紫外吸收特性的应用18

1.3.1 二氧化钛纳米材料紫外吸收机理18

1.3.2 化妆品19

1.3.3 塑料22

1.3.4 玻壳23

1.3.5 耐候颜料23

1.4 二氧化钛纳米材料亲水性的应用24

1.4.1 亲水性及疏水性机理24

1.4.2 亲水性和疏水性的应用24

1.5 二氧化钛纳米材料的其他应用25

1.5.1 国防领域25

1.5.2 特殊颜料26

1.5.3 染料敏化电池26

参考文献27

第2章 二氧化钛纳米材料的生产制备方法32

2.1 二氧化钛的生产现状32

2.2 二氧化钛的工业生产技术34

2.2.1 硫酸法34

2.2.2 氯化法35

2.2.3 盐酸法35

2.3 二氧化钛纳米材料的制备36

2.3.1 气相法36

2.3.2 液相法39

2.3.3 固相法50

2.4 二氧化钛成膜工艺51

2.4.1 溶胶－凝胶法51

2.4.2 沉积法53

2.4.3 其他方法63

参考文献65

第3章 二氧化钛纳米材料的特性与表征70

3.1 二氧化钛纳米材料的特性70

3.1.1 超微性72

3.1.2 高效光催化活性74

3.1.3 紫外吸收性77

3.1.4 生物效应80

3.2 二氧化钛纳米材料的表征80

3.2.1 X射线荧光分析与电感耦合等离子体质谱分析82

3.2.2 激光粒度分析法与小角X射线散射83

3.2.3 电子显微镜84

3.2.4 X射线衍射及电子衍射86

3.2.5 扫描探针技术89

3.2.6 电子能谱92

3.2.7 振动谱97

3.2.8 紫外可见光谱102

3.2.9 电子顺磁共振103

3.2.10 比表面积测定103

3.2.11 电场诱导表面光电压谱104

3.2.12 荧光光谱104

3.2.13 红外光谱104

3.2.14 光电流谱105

3.2.15 表面羟基含量的测定105

3.2.16 热重－差热分析105

3.2.17 差示扫描量热法106

3.2.18 纳米粒表面电性能检测106

3.2.19 润湿接触角的测定106

3.2.20 沉降性检测106

3.2.21 亲油化度的测定106

3.2.22 活化指数的测定107

3.2.23 悬浮率的测定107

参考文献108

第4章 二氧化钛纳米材料的流行病学研究114

4.1 流行病学简介114

4.1.1 流行病学定义114

4.1.2 流行病学原理及应用114

4.1.3 流行病学与其他学科的关系116

4.1.4 职业流行病学研究方法116

4.2 二氧化钛生产现状118

4.3 动物实验研究120

4.4 人群流行病学研究120

4.4.1 二氧化钛生产方法121

4.4.2 暴露评价121

4.4.3 欧美主要流行病学研究122

4.4.4 国内研究128

4.5 工作场所对二氧化钛粉尘的控制128

4.5.1 法律措施128

4.5.2 技术措施128

4.5.3 卫生保健措施129

4.6 展望129

参考文献130

第5章 二氧化钛纳米材料的暴露途径132

5.1 人群的暴露模式136

5.1.1 呼吸暴露137

5.1.2 消化道暴露138

5.1.3 皮肤暴露139

5.1.4 呼吸暴露、消化道暴露和皮肤暴露之间的关系141

5.2 动物研究的暴露途径141

5.2.1 急性毒性实验142

5.2.2 亚急性毒性实验147

5.2.3 慢性毒性实验149

5.2.4 专门毒性实验149

5.3 生态系统的暴露152

参考文献153

第6章 二氧化钛纳米材料与生物体的相互作用及其与纳米特性的相关性158

6.1 二氧化钛纳米材料对肺部的作用161

6.1.1 粒径162

6.1.2 表面积166

6.1.3 颗粒形状168

6.1.4 表面化学特性170

6.1.5 生物体的种属差异175

6.2 二氧化钛纳米材料对肝脏和肾脏的作用181

6.3 二氧化钛纳米材料对心血管系统的影响184

6.4 二氧化钛纳米材料对神经系统和生殖系统的影响190

6.4.1 对神经系统的作用190

6.4.2 对生殖系统的作用197

6.5 二氧化钛纳米材料对免疫系统的影响199

6.6 代谢组学方法研究二氧化钛材料对生物体的作用201

参考文献205

第7章 二氧化钛纳米材料对皮肤的作用214

7.1 二氧化钛纳米材料的皮肤渗透性215

7.2 二氧化钛纳米材料对皮肤功能的影响218

参考文献227

第8章 二氧化钛纳米材料的细胞生物学效应及其与纳米特性的相关性230

8.1 二氧化钛纳米材料跨膜机制以及在细胞内的定位230

8.2 光催化下二氧化钛纳米材料对细胞的损伤作用235

8.2.1 二氧化钛纳米材料对原核细胞的损伤235

8.2.2 二氧化钛纳米材料对真核细胞的损伤239

8.2.3 二氧化钛纳米材料的类型与其细胞毒性的关系240

8.3 非光催化条件下二氧化钛纳米材料的典型细胞效应243

8.3.1 非光催化条件下二氧化钛纳米材料产生活性氧并引发细胞凋亡243

8.3.2 非光催化条件下二氧化钛纳米材料可引发炎症反应247

8.4 二氧化钛纳米材料对特定细胞的生物效应250

8.4.1 二氧化钛纳米材料与肺泡巨噬细胞的相互作用251

8.4.2 二氧化钛纳米材料与中枢神经系统小胶质细胞的相互作用255

参考文献257

第9章 组织工程中的纳米二氧化钛260

9.1 纳米二氧化钛在组织再生中的应用261

9.1.1 二氧化钛纳米管表面形貌262

9.1.2 促进细胞黏附264

9.1.3 促进骨整合能力271

9.1.4 抗菌表面274

9.2 二氧化钛纳米颗粒的潜在生物安全性275

9.2.1 纳米磨损颗粒275

9.2.2 二氧化钛纳米颗粒的转运和积累278

9.2.3 二氧化钛纳米颗粒对组织工程细胞的影响280

参考文献284

第10章 二氧化钛纳米材料的生态环境效应290

10.1 二氧化钛纳米材料对水体的影响291

10.1.1 对游泳生物的影响292

10.1.2 对浮游动物的影响299

10.1.3 对浮游植物的影响306

10.2 二氧化钛纳米材料对陆生植物的影响311

10.3 二氧化钛纳米材料对土壤的影响315

10.4 二氧化钛纳米材料在环境中的迁移、转化和蓄积316

参考文献317

第11章 二氧化钛纳米材料的修饰与安全应用323

11.1 二氧化钛纳米材料的表面修饰324

11.1.1 二氧化钛的表面性质324

11.1.2 提高亲水性和生物相容性325

11.1.3 改善亲油溶剂中分散性326

11.1.4 提高光催化活性328

11.1.5 其他表面改性333

11.2 二氧化钛钠米材料的体相修饰333

11.2.1 金属掺杂333

11.2.2 金属掺杂方法336

11.2.3 非金属掺杂337

11.3 二氧化钛纳米材料修饰与应用342

11.3.1 提高生物相容性342

11.3.2 增强细胞黏附性343

11.3.3 抗肿瘤治疗344

11.3.4 生物电极348

11.3.5 杀菌349

11.3.6 污染治理351

参考文献360

索引367