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