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《纳米科学技术大系》序1

《纳米安全性丛书》序1

前言1

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

参考文献51

第3章 二氧化钛纳米材料的特性与表征54

3.1 二氧化钛纳米材料的特性54

3.1.1 超微性56

3.1.2 高效光催化活性58

3.1.3 紫外吸收性61

3.1.4 生物效应64

3.2 二氧化钛纳米材料的表征64

3.2.1 X射线荧光分析与电感耦合等离子体质谱分析66

3.2.2 激光粒度分析法与小角X射线散射67

3.2.3 电子显微镜68

3.2.4 X射线衍射及电子衍射70

3.2.5 扫描探针技术73

3.2.6 电子能谱76

3.2.7 振动谱81

3.2.8 紫外可见光谱86

3.2.9 电子顺磁共振87

3.2.10 比表面积测定87

3.2.11 电场诱导表面光电压谱88

3.2.12 荧光光谱88

3.2.13 红外光谱88

3.2.14 光电流谱89

3.2.15 表面羟基含量的测定89

3.2.16 热重-差热分析89

3.2.17 差示扫描量热法90

3.2.18 纳米粒表面电性能检测90

3.2.19 润湿接触角的测定90

3.2.20 沉降性检测90

3.2.21 亲油化度的测定90

3.2.22 活化指数的测定91

3.2.23 悬浮率的测定91

参考文献92

第4章 二氧化钛纳米材料的流行病学研究98

4.1 流行病学简介98

4.1.1 流行病学定义98

4.1.2 流行病学原理及应用98

4.1.3 流行病学与其他学科的关系100

4.1.4 职业流行病学研究方法100

4.2 二氧化钛生产现状102

4.3 动物实验研究104

4.4 人群流行病学研究104

4.4.1 二氧化钛生产方法104

4.4.2 暴露评价105

4.4.3 欧美主要流行病学研究106

4.4.4 国内研究110

4.5 工作场所对二氧化钛粉尘的控制111

4.5.1 法律措施111

4.5.2 技术措施111

4.5.3 卫生保健措施112

4.6 展望112

参考文献113

第5章 二氧化钛纳米材料的暴露途径115

5.1 人群的暴露模式118

5.1.1 呼吸暴露119

5.1.2 消化道暴露120

5.1.3 皮肤暴露120

5.1.4 呼吸暴露、消化道暴露和皮肤暴露之间的关系123

5.2 动物研究的暴露途径123

5.2.1 急性毒性试验124

5.2.2 亚急性毒性试验129

5.2.3 慢性毒性试验131

5.2.4 专门毒性试验131

5.3 生态系统的暴露134

参考文献135

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139

6.1 二氧化钛纳米材料对肺部的作用142

6.1.1 粒径143

6.1.2 表面积145

6.1.3 颗粒形状149

6.1.4 表面化学特性150

6.1.5 生物体的种属差异154

6.2 二氧化钛纳米材料对肝脏和肾脏的作用160

6.3 二氧化钛纳米材料对心血管系统的影响163

6.4 二氧化钛纳米材料对神经系统和生殖系统的影响168

6.4.1 对神经系统的作用168

6.4.2 对生殖系统的作用174

6.5 代谢组学方法研究二氧化钛材料对生物体的作用175

参考文献178

第7章 二氧化钛纳米材料对皮肤的作用185

7.1 二氧化钛纳米材料的皮肤渗透性186

7.2 二氧化钛纳米材料对皮肤功能的影响189

参考文献197

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199

8.1 二氧化钛纳米材料跨膜机理以及在细胞内的定位199

8.2 光催化下二氧化钛纳米材料对细胞的损伤作用203

8.2.1 二氧化钛纳米材料对原核细胞的损伤203

8.2.2 二氧化钛纳米材料对真核细胞的损伤205

8.2.3 二氧化钛纳米材料的类型与其细胞毒性的关系207

8.3 非光催化条件下二氧化钛纳米材料的典型细胞效应208

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208

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211

8.4 二氧化钛纳米材料对特定细胞的生物效应213

8.4.1 二氧化钛纳米材料与肺泡巨噬细胞的相互作用213

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217

参考文献219

第9章 二氧化钛纳米材料的生态环境效应221

9.1 二氧化钛纳米材料对水体的影响222

9.1.1 对游泳生物的影响223

9.1.2 对浮游动物的影响228

9.1.3 对浮游植物的影响234

9.2 二氧化钛纳米材料对陆生植物的影响237

9.3 二氧化钛纳米材料对土壤的影响240

9.4 二氧化钛纳米材料在环境中的迁移、转化和蓄积242

参考文献243

第10章 二氧化钛纳米材料的修饰与安全应用248

10.1 二氧化钛纳米材料的表面修饰248

10.1.1 二氧化钛的表面性质249

10.1.2 提高亲水性和生物相容性249

10.1.3 改善脂溶性251

10.1.4 提高光催化活性252

10.1.5 其他表面改性254

10.2 体相修饰254

10.2.1 金属掺杂255

10.2.2 金属掺杂方法257

10.2.3 非金属掺杂258

10.3 二氧化钛纳米材料修饰与应用261

10.3.1 提高生物相容性261

10.3.2 增强细胞黏附性262

10.3.3 抗肿瘤治疗264

10.3.4 生物电极265

10.3.5 杀菌267

10.3.6 污染治理268

参考文献277