Enhancement of stability and reactivity of nanosized zero-valent iron with polyhydroxybutyrate

Polyhydroxybutyrate (PHB) is a bacterial storage polyester, which is produced directly in the activated sludge process. In the present study, PHB was tested as a scaffold material for stabilization of nanosized zero-valent iron (nZVI). The morphology of the resulting composite was assessed using transmission electron microscopy (TEM) and scanning electron microscopy (SEM) coupled with energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) analysis. In addition, the surface chemistry and particle stabilities of nZVI and nZVI/PHB were determined with zeta potential analysis and disc centrifuge measurements, respectively. Moreover, the sedimentation rate of bare nZVI was tested and compared with that for nZVI/PHB. Batch experiments further confirmed that nZVI/PHB particles are not only more stable but also more reactive toward perchloroethene (PCE) and Cr(VI) in comparison with the bare nZVI. These results suggest that PHB can be developed as an inexpensive and environmentally friendly material for the stabilization of nZVI particles. © 2017 Desalination Publications. All rights reserved

Porous micro/nano structured oxidic titanium surface decorated with silicon monoxide

Novel types of titanium oxidic surfaces were fabricated by a shifted Laser Surface Texturing of titanium in air, producing porous micro/nanostructured topography, and by a subsequent Nd:YAG laser-induced reactive deposition of Ti5Si3 titanium silicide in vacuum, coating this topography with scattered sub-micron particles of silicon monoxide. Both surfaces are characterized by XRD, electron microscopy and FTIR, Raman and X-ray photoelectron spectroscopy and the second laser-induced process is inferred to involve a yet unreported redox path between Ti5Si3 (Si) and oxidized titanium surface. Both pristine and SiO-modified laser-structured surfaces were examined for the response of human SCP-1 and murine MC3T3 cells and found biocompatible in terms of cell survival, proliferation and cell morphology. The combined use of two different lasers may encourage further research on the development of new micro/nanostructured titanium surfaces enriched with nanosized entities

Thermal reactions in mixtures of micron-sized silicon monoxide and titanium monoxide: redox paths overcoming passivation shells

Směsné oxidy a kompozity oxidu TiO2/SiO2 byly intenzivně studovány, zatímco kekich protějšky oxidu titanatého (TiO) a oxidu křemnatého (SiO) stále zůstávají neprozkoumány. Tato studie odhaluje strukturální změny ve zahřátých směsích SiO-TiO. Změny složení ve smísených mikro-částicích TiO a SiO zahřívaných při 1000 ° C byly zkoumány pomocí FTIR, UV-Vis a Ramanovy spektroskopie, rentgenové difrakce a elektronové mikroskopie (SEM a TEM). Ukazuje se, že dochází k úbytku krystalického TiO a tvorbě suboxidů titanu (Ti2.5O3, Ti2O3), rutilu, elementárního křemíku, silicidu titanu Ti5Si3 a amorfních binárních SiOx, TiOx a ternárních nanostruktur SixTiyOz. Tvorba tohoto Si/Ti/O kompozitu je vysvětlena disproprciací SiO, redukcí TiO křemíkem, přenosem kyslíku (redoxní reakce) mezi TiOx a SiOx a kombinací Ti a Si k získání silicidu titanu. Vytvořený Si/Ti/O kompozit absorbuje viditelné světlo a jeho fotokatalytická aktivita ve slunečním záření byla testována na odbarvování methylenové modři (bBlue) a porovnávána s práškem nezahřátého SiO, TiO a Ti5Si3.Silica–titania mixed oxides and composites have been extensively studied, whereas the titanium monoxide (TiO)–silicon monoxide (SiO) counterparts still remain to be explored. Here, we report on structural changes in heated SiO–TiO mixtures. The changes in composition in intimately mixed μm-sized particles of TiO and SiO heated at 1000 °C were examined by FTIR, UV–Vis and Raman spectroscopy, X-ray diffraction and electron (SEM and TEM) microscopy. They are shown to involve depletion of crystalline TiO and formation of titanium suboxides (Ti2.5O3, Ti2O3), rutile, elemental silicon, titanium silicide Ti5Si3 and amorphous binary SiOx, TiOx and ternary SixTiyOz nano-structures. These constituents of the developed Si/Ti/O composite are explained by SiO disproportionation, reduction of TiO by silicon, oxygen transfer (redox) reactions between TiOx and SiOx species and the combination of Ti and Si to obtain titanium silicide. The produced Si/Ti/O composite absorbs visible light and its solar-light photocatalytic activity in decolorization of methylene bBlue is compared to that of the unheated SiO, TiO and Ti5Si3 powders

Korozní chování povrchu silicidu titanu v přítomnosti peroxidu vodíku: Tvorba sub-μm kuliček na bázi TiOx, nanokompozitních fází TiOx / SiOx a mezoporézní sítě TiOx / SiOx

Dosud neprozkoumaná koroze povrchu silicidu titanu (Ti5Si3) okyseleným peroxidem vodíku je zajímavá díky svému potenciálnímu využití při zlepšování osseointegrace titanových implantátů potažených silicidy titanu. Detailní charakterizace produktů koroze pomocí FTIR, Ramanovy a XP spektroskopie, elektronové mikroskopie, XRD, BET a techniky rozptylu světla umožňují rozpoznání hydratovaných nanokompozitních fází TiOx / SiOx (x≤2) složených ze segregovaných amorfních fází SiOx a sítě na bázi TiOx obsahující vazby Ti-O-Si a -O-O. ¨ Vzhled TiOx síťoví závisí na rozsahu peroxidace. Méně postupující peroxidace poskytuje submikronové kuličky na bázi Tild, které po žíhání vyvíjejí anatasová nahozena, která odolávají do teploty 800 °C. Výraznější peroxidace produkuje větší mesoporézní tělíska na bázi TiOx, která se desintegrují po působení ultrazvuku na entity o velikosti mikrometrů. Navrhovaný mechanismus povrchové koroze vyplývá z komplementárního použití analytických technik. Jednokroková produkce bioaktivních (hydratovaných TiOx a SiOx) druhů je vhodná pro další výzkum osseointegrace mírně zkorodovaných titanových implantátů potažených Ti5Si3.silicid titanu, peroxid vodíku, mikrofáze SiOx, nanofáze TiOx a SiOx, mezoporézní a mikroporézní částice na bázi TiOxSo far unexplored corrosion of titanium silicide (Ti5Si3) surface with acidified hydrogen peroxide is of interest due to its potential use in improving osseointegration of titanium implants coated by titanium silicides. Detailed examination of corrosion products by FTIR, Raman and XP spectroscopy, electron microscopy, XRD, BET and light scattering techniques allows recognition of hydrated nanocomposite TiOx/SiOx (x≤2) phases composed of segregated amorphous SiOx species and TiOx–based networks containing Ti-O-Si and -O-O- bonds. The appearance of the TiOx networks depends on the extent of peroxidation. A less progressed peroxidation yields sub- μm-sized TiOx-based spheres which upon annealing develop anatase nanograins withstanding 800° C. A more progressed peroxidation produces larger mesoporous TiOx-based bodies which disintegrate upon sonication into micrometer-sized entities. The proposed mechanism of surface corrosion is based on the complementary use of analytical techniques. The one-step production of bioactive (hydrated TiOx and SiOx) species deserves to be explored in osseointegration studies of slightly corroded Ti5Si3-coated titanium implants