甘油含量

甘油含量（共4篇）

甘油含量 篇1

“新泪然”滴眼液的主要成份为:右旋糖酐70、羟丙甲纤维素2910和甘油, 临床用于减轻由于泪液分泌不足或暴露在风沙、阳光下、久视屏幕等原因所引起的眼部干涩、刺痛等不适症状, 保护眼球免受刺激。其进口注册标准中甘油的含量测定方法采用了衍生化紫外法测定其含量, 其操作繁琐, 耗时长, 误差大;因此对甘油的含量测定方法进行了考察。测定游离甘油最灵敏的方法是药典中收载的气相色谱法, 精确度较高, 但需对甘油进行硅烷化, 操作麻烦, 成本也较高。本文利用高效液相色谱法 (示差检测器) 测定“新泪然”滴眼液中甘油的含量, 建立了一种快速而准确的甘油含量测定方法。

1 实验条件

1.1 仪器:

岛津高效液相色谱仪, 泵:LC-10AT, 检测器:RID-10A, 工作站:依利特EC2000

流速:1.0ml/min进样量:10μl

检测池温度:35℃。

1.2 色谱柱:

Agilent ZORBAX NH2 (250mm×4.6mm, 5μm) 。柱温:30℃。

1.3 流动相:

70%乙腈用0.45μm微孔滤膜过滤, 超声脱气。

1.4 甘油对照品:

进口, USP标准品。

1.5 样品:

美国进口“新泪然”滴眼液。

2 方法学

2.1 初步试验:

2.1.1甘油对照品溶液:精密称取甘油对照品20mg, 置10ml量瓶内, 加水稀释至刻度, 摇匀, 作为对照品溶液。2.1.2系统适用性试验样品:精密称取乙二醇、二甘醇和甘油对照品适量, 加水稀释并制成每1ml中含乙二醇和二甘醇各2.0mg、甘油4.0mg的混合溶液作为系统适用性试验样品溶液。2.1.3样品溶液:取“新泪然”滴眼液样品原液作为样品溶液。2.1.4测定:分别吸取上述三种溶液各10ul注入液相色谱仪, 色谱图如下。

2.2 专属性。

按上述条件, 分别将样品进行酸、碱、氧、热、光破坏, 结果未破坏及各破坏试验样品色谱图中, 各破坏出的杂质峰均能与甘油峰完全分离, 分离度均大于2.0, 说明本法测定甘油含量的专属性良好。

2.3 线性。

精密称取甘油对照品100mg, 置于25ml量瓶中, 加水稀释至刻度摇匀;分别精密量取上述甘油对照品溶液1ml、3ml、5ml、7ml、10ml置于10ml量瓶中, 加水稀释至刻度, 摇匀。分别取10ul进样, 记录峰面积, 以浓度为横坐标, 峰面积为纵坐标, 进行线性回归, 线性数据及曲线图如下:

线性方程:y=16.491x+0.719

相关系数:R2=0.9996

2.4 回收率。

取上述线性试验项下2mg/ml浓度的甘油对照品溶液作为对照品;分别精密称取甘油对照品16mg、20mg、24mg各三份, 分别置于10ml容量瓶中, 加入不含甘油的阴性样品溶液至刻度, 摇匀, 作为回收率样品溶液;分别精密量取对照品溶液和回收率样品溶液10μl, 注入液相色谱仪, 记录色谱图, 按外标法以峰面积计算甘油的含量。结果分别为99.3%、100.1%、99.7%、99.8%、100.3%、99.7%、100.1%、99.6%、99.6%, 平均回收率99.8%, RSD为0.31%。此方法测定“新泪然”滴眼液中甘油的含量回收率良好。

2.5 重复性。

取6支样品, 按此法测定含量, 结果各含量分别为:99.65%、99.23%、99.46%、99.82%、99.36%、100.12%, RSD为0.33%。此方法测定“新泪然”滴眼液中甘油的含量重复性良好。

2.6 精密度。

不同人测定同一支样品中甘油的含量分别为99.16%和99.85%, RSD为0.49%。此方法测定“新泪然”滴眼液中甘油的含量精密度良好。

2.7 耐用性。

2.7.1不同柱温:按上述条件, 将色谱柱温度分别设定为25℃、30℃、35℃测定“新泪然”样品的含量, 并记录系统适用性试验中二甘醇与甘油峰的分离度, 结果分离度分别为3.18、2.95和2.70, 含量分别为99.3%、99.6%和100.1%, RSD为0.41%。

2.7.2 不同流速:

按上述条件, 将流速分别调整为0.8ml/min、1.0ml/min、1.2 ml/min, 测定“新泪然”样品的含量, 并记录系统适用性试验中二甘醇与甘油峰的分离度, 结果分离度分别为3.51、2.95、2.66, 含量分别为99.8%、99.6%、100.2%, RSD为0.28%。

2.7.3 不同流动相比例:

按上述条件, 将流动相比例调整为65%乙腈、70%乙腈和75%乙腈, 测定“新泪然”样品的含量, 并记录系统适用性试验中二甘醇与甘油峰的分离度, 结果分离度分别为2.18%、2.95%和4.62%, 含量分别为99.3%、99.6%和99.7%, RSD为0.23%。结论:按此法, 将柱温变化±5%、流速变化±5%、流动相比例变化±5%, 系统适用性试验溶液中与甘油的分离度均能达到2%以上, 且测定样品含量的RSD均小于1%, 说明此法耐用性很好。

3 确定检测方法

色谱条件与系统适用性试验:用氨基硅烷键合硅胶为填充剂;70%乙腈为流动相;流速1.0ml/min, 柱温30℃, 示差折光检测器, 检测温度为35℃。另取乙二醇、二甘醇各20mg和甘油40mg, 置于10ml量瓶中, 加水稀释至刻度, 摇匀, 取10μl注入液相色谱仪, 记录色谱图, 甘油与乙二醇或甘油与二甘醇峰的分离度应大于2.0。测定法:精密量取“新泪然”滴眼液10μl注入液相色谱仪, 记录色谱图;另精密称取甘油对照品适量, 加水稀释至2mg/ml的溶液作为对照品溶液, 同法测定。按外标法以峰面积计算, 即得。

4 讨论

本文研究了采用高效液相色谱法 (示差折光检测器) 测定“新泪然”滴眼液中甘油的含量, 此法较之进口注册标准的衍生紫外测定法更能够简便、快速的测定“新泪然”滴眼液中甘油的含量。甘油中的已知杂质有乙二醇和二甘醇, 研究中将此两种已知杂质与甘油的分离度进行了系统适用性研究, 研究结果显示, 此法可以保证乙二醇/二甘醇与甘油的分离度达到要求。因乙二醇与二甘醇的极性极为相似, 高效液相色谱法不能将二者达到完全分离, 所以此法不适用于测定甘油中已知杂质乙二醇和二甘醇的含量;测定甘油中已知杂质乙二醇和二甘醇的含量还应采用药典中收载的气相色谱法进行测定。

参考文献

[1]孙敦伟等.高效液相色谱法在甘油含量测定中应用的研究[J].化学世界, 2007, 11, 646-650.

甘油含量 篇2

现医学界很多研究显示, apoCⅢ对脂的代谢以及代谢中部分酶或受体有着较大的影响, 同时也调节着人体内富甘油三酯脂蛋白 (triglyceride-richlipoprotein, TRL) 的分解及代谢[1]。笔者随机选取了2009年7月—2012年3月期间, 在该院进行健康体检的148名健康人群及高甘油三脂血症患者76例, 并对其血脂相关项目的检测结果进行回顾性分析, 现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

随机选取在该院进行健康体检的148名健康人群及高甘油三脂血症患者76例, 将其分为对照组和观察组。其中观察组中男女各74例, 对照组中男性36例, 女性40例, 并通过检测, 排出了肾病、糖尿病等疾病患者, 且对照组患者的血清胆固醇及血清甘油三酯指标都在正常范围之内。

1.2 检测方式

采用选择性溶解法对低密度脂蛋白-胆固醇 (LDL-C) 进行检测, 采用化学修饰酶法对高密度脂蛋白-胆固醇 (HDL-C) 进行检测, 采用透射比浊法对载脂蛋白CⅢ (apoCⅢ) 、载脂蛋白B (apoB) 及载脂蛋白Al (apoAl) 进行检测, 采用氧化酶法测定法对血清TG、CH指标进行检测。

1.3 统计方法

所有数据采用SPSS13.0软件进行统计分析, 进行t检验。

2 结果

观察组患者的血清中apoAl、apoAl/apoB指标明显低于对照组人群 (P<0.05) , 其它各项指标均明显高于对照组人群 (P<0.05) 。见表1。

而在观察组内, 患者的血清载脂蛋白CIII水平和血尿酸、总胆固醇呈正相关。见表2。

3 讨论

脂蛋白的载脂蛋白、脂蛋白受体和参与脂蛋白代谢的各类酶类不但在血浆脂蛋白的代谢过程中有重要的作用, 而且都能够对血浆脂蛋白和血脂水平产生影响。高甘油三酯血症是一种脂代谢紊乱疾病, 相关研究显示, 血TG升高是CHD及AS的独立危险因素, 大量作者报道载脂蛋白CIII水平与TG存在相关性[2]。载脂蛋白CIII是apoC家族中含量最丰富的载脂蛋白, 肝脏是其主要的合成脏器, 此外小肠也会生成部分该物质。载脂蛋白CIII又可分为apoCIII0、apoCIII1、apoCIII2 3类。笔者在该次实验中则测定了血清中载脂蛋白CIII的总和。当人体处于空腹或餐后运输脂蛋白时, 载脂蛋白CIII将发挥其转移媒介的功效, 但是高甘油三酯血症患者的机体中, 该过程将受到阻碍。该研究中, 高甘油三酯血症患者的血清中apoAl、apoAl/apoB指标有明显的降低, 其它各项指标均出现了显著上升, 这和相关研究结果相符。

若血浆的脂质浓度太高将会损伤人体的脏器, 所以加强对血脂的监测和治疗具有积极的意义。对载脂蛋白CIII进行检测能够直观地把握患者脂质的代谢状况, 对高甘油三酯血症及高血尿酸症等疾病的防治和预后具有积极的意义, 同时也为新药的研制提供了实验数据基础。

摘要：目的 对高甘油三酯血症患者血清载脂蛋白CⅢ含量进行分析。方法 随机选取2009年7月—2012年3月期间在该院进行健康体检的148名健康人群及高甘油三脂血症患者76例, 将其分为对照组和观察组。其中观察组中男女各74例, 对照组中男性36例, 女性40例。对两组人群的相关血清指标进行分析对比。结果 观察组患者的血清中apoAl、apoAl/apoB指标明显低于对照组人群 (P<0.05) , 其它各项指标均明显高于对照组人群。而在观察组内, 患者的血清载脂蛋白CIII水平和血尿酸、总胆固醇呈正相关。结论 对载脂蛋白CIII进行检测能够直观地把握患者脂质的代谢状况, 对高甘油三酯血症及高血尿酸症等疾病的防治和预后具有积极的意义, 同时也为新药的研制提供了实验数据基础。

关键词：高甘油三酯血症,血清,载脂蛋白CⅢ

参考文献

[1]张志泉, 俞娟, 陈连英, 等.高甘油三酯血症患者血清载脂蛋白CⅢ含量分析[J].南通大学学报 (医学版) , 2008, 28 (1) :30-32.

甘油含量 篇3

甲基丙烯酸缩水甘油酯 (简称GMA) , 是一种重要的化工单体和化工原料。由于其分子结构中含有反应性强的双键, 可以自聚, 也可以跟其他单体复合聚合, 得到不同性能的高聚物。其在聚合成高聚物之后, 又由于其分子结构中含有反应活性强的环氧基, 对该环氧基进行开环之后可以再利用来接枝其他成分, 从而获得具有特定性能的接枝改性高聚物。又由于GMA具有良好的生物相容性, 其在生物材料领域、药物载体领域、组织工程材料领域等具有重要的用途[1,2]。通常情况下, 当需要再次利用含GMA的高聚物中的环氧基开环时, 需要知道环氧基的含量, 方能确定合适的物料配比, 达到最佳性能和避免浪费。但有时候, 人们只希望利用高聚物表面环氧基进行开环接枝, 而高聚物表面环氧基的含量只是高聚物总体环氧基含量的一部分, 此时就需要知道表面环氧基的具体含量, 以方便估算物料比, 节省原料, 避免不必要的浪费。目前, 中国国家标准GB/T1677-2008规定了用盐酸-丙酮法[3]测定高聚物的环氧值。除此国标外, 人们还发展了其他测定高聚物环氧值的方法, 比如有盐酸-吡啶法、盐酸-二氧六环法、溴化氢-醋酸溶液直接滴定法、高氯酸-四乙基溴化铵非水滴定法、比色法、光谱分析法[4,5,6]。其中, 盐酸-吡啶法[7]操作繁琐且吡啶毒性大, 刺激性强;盐酸-二氧六环法中试剂价格较高, 有时质量欠稳定, 需进行脱水处理;溴化氢-醋酸溶液直接滴定法[8]所用的溴化氢挥发性更强, 配制的标准溶液需要逐日标定;高氯酸-四乙基溴化铵非水滴定法[9]不仅成本较高, 而且还污染环境;比色法仅用于测定高聚物中微量的环氧基;光谱分析法则必须有标准谱图及标准试样做成的定量曲线。而盐酸-丙酮法虽然测试误差较大, 但因所用试剂便宜, 操作简单, 环境污染和毒害性小, 一直作为我国测试环氧值的国家标准沿用。本文以中国国标GB/T 1677-2008为参考, 初步尝试分析含甲基丙烯酸缩水甘油酯复合高聚物的表面环氧基的含量, 为利用复合高聚物表面环氧基再次开环接枝利用提供定量参考。

2 实验部分

2.1 分析原理

如下所示的反应式, 先用过量的盐酸溶液跟含环氧基的高聚物反应 (所用盐酸初始的量假设为n0mol) , 环氧基在盐酸作用下加成开环, 消耗掉一部分盐酸。剩余的盐酸用标准氢氧化钠溶液滴定, 计算出剩余的盐酸的量 (设为n mol) , 则所分析的样品所含环氧基的量为 (n0-n) mol。假设分析试样为m克, 则环氧基的含量为: (n0-n) /m摩尔每克。

2.2 仪器与试剂

2.2.1 常规仪器

酸碱滴定管及滴定架;容量瓶;DF-101S带磁力搅拌的恒温水浴锅, 巩义市予华仪器有限责任公司;移液管;移液枪;量筒;FA2004万分之一分析天平, 上海佑科仪器有限公司;具塞磨口锥形瓶等。

2.2.2 标准试剂

丙酮, 分析纯, 烟台市双双化工有限公司出品;盐酸, 分析纯, 洛阳昊华化学试剂有限公司出品;氢氧化钠, 分析纯, 天津市富禄化工试剂厂出品。

2.2.3 配制试剂

盐酸-丙酮溶液:盐酸与丙酮按体积比1∶40配制, 现用现配。

0.2 mol/L标准氢氧化钠溶液。

混合指示剂:0.1%甲酚红水溶液与0.1%的百里香酚水溶液按体积比1∶3混合, 用0.2 mol/L氢氧化钠调至中性。

含甲基丙烯酸缩水甘油酯的复合高聚物试样:质量比按甲基丙烯酸缩水甘油酯∶苯乙烯∶甲基丙烯酸异辛酯=85∶5∶10, 自由基悬浮聚合得到粒径d=0.2 mm~0.45 mm的表面光滑的硬质微球。

2.3 分析步骤

2.3.1 复合高聚物环氧基含量的测定

(1) 用25 m L移液管移取25m L盐酸-丙酮溶液, 置于干净干燥的250 m L的具塞磨口锥形瓶中, 加入3滴混合指示剂, 在30 s内完成空白滴定, 且在5 s内不褪色即判为滴定终点, 此时消耗的标准Na OH的体积为V0m L;

(2) 用万分之一分析天平准确称取待测试样微球0.5000 g, 置于250 m L具塞磨口锥形瓶中, 用25m L移液管准确移取盐酸-丙酮溶液25 m L加入锥形瓶中, 混合均匀后, 置一定温度带磁力搅拌的恒温水槽中轻轻震荡反应一定时间。反应时间结束, 即取出试样, 迅速用冷水冷却到室温, 参照 (1) 的步骤立即滴定分析, 记录消耗氢氧化钠的体积V, 由2.4的公式计算环氧基的含量, 取3份平行试样的平均值作为环氧基含量值。

2.3.2 复合高聚物表面环氧基含量的测定

在由2.3.1所得的最佳反应时间、反应温度条件下, 将盐酸-丙酮溶液换成对应的盐酸水溶液, 采用2.3.1方法测定复合高聚物表面环氧基的含量。

2.4 环氧基含量的计算

式中:

V0—空白对照消耗的标准氢氧化钠的体积, m L;

V—样品消耗的标准氢氧化钠的体积, m L;

c—标准氢氧化钠的浓度, mol/L;

m—样品质量, g。

注:如果将m换成表面积s, 则得到每平方厘米表面环氧基的含量。

3 结果分析

3.1 反应时间对环氧基含量的影响

按照国标GB/T1677-2008中的方法分析环氧值时, 均是在室温下让环氧化合物与盐酸-丙酮溶液反应30 min, 然后测定环氧值的大小。本实验通过改进某些条件, 采用2.3.1方法考察了在反应温度45℃, 反应时间分别为2h、2.5h、3h、3.5h、4h、5h时, 其对最终环氧基含量的影响情况。从图1可见, 当反应时间大于3h时, 排除系统误差和系统波动等影响因素, 所测得的环氧基的含量可视为基本上稳定无变化, 达到最大值。这种变化趋势, 原因可能是复合高聚物微球在有机溶剂的作用下, 随着时间的推移, 不断地由表及里地溶胀或溶解, 盐酸也由此由表及里地不断跟环氧基接触反应, 故测得的环氧基含量随反应时间的延长而不断增大。当复合高聚物被有机溶剂完全溶胀或溶解之后, 环氧基最终被反应完毕, 所测得的环氧基含量则达到最大值, 趋于稳定。因此, 反应时间可在3~5h之间根据实际需要任取一值即可。

3.2 温度对环氧基含量的影响

由3.1的结果可见, 该分析体系的最佳反应时间为3~6 h, 本文取最佳反应时间为3.5 h, 采用2.3.1方法分别在10、20、30、35、40、45、50℃反应温度下进行试验。从图2可见, 在固定反应时间为3.5h的前提下, 随着温度的增高, 在相同的反应时间下, 测得环氧基的含量不断增大。原因可能是温度越高, 有机溶剂对复合高聚物的溶胀或溶解进程越快, 则环氧基就越早暴露出来跟盐酸反应。故而相同的反应时间, 反应温度越高, 所测得的环氧基含量越高。当温度增高到45~55℃区间时, 排除系统误差和系统波动, 所测得的环氧基含量几乎保持稳定不再变化。由于丙酮的沸点为56℃, 所以分析温度不能高于55℃。虽然随着温度的增高, 所测得的环氧基含量有增高趋势, 但再增高, 所测得的环氧基含量变化不再明显, 趋于稳定不变。而分析温度越高, 则丙酮挥发越厉害, 影响越大, 降低了分析的准确性。所以, 综合分析, 反应温度以45℃~50℃为宜, 本文建议以45℃最佳。

3.3 复合高聚物表面环氧基含量的分析结果

由于盐酸-丙酮体系为有机溶剂体系, 丙酮对含甲基丙烯酸缩水甘油酯的复合高聚物的该体系有溶胀作用, 随着反应温度的增高, 丙酮对复合高聚物的体系的溶胀能力增强, 随着反应时间的延长, 丙酮对复合高聚物的溶胀进程不断地由表及里地溶胀, 直至整个复合高聚物微球体系被溶胀完毕。所以, 采用盐酸-丙酮法所测得复合高聚物的环氧基含量既包含了高聚物表面环氧基的含量, 也包含了复合高聚物体内部分或者全部环氧基的含量。要想获得复合高聚物表面环氧基的含量, 则所用的溶剂不能溶解和溶胀复合高聚物。而本试样不在水中溶解溶胀, 故用盐酸水溶液体系进行分析。取3.1和3.2中所得的最佳反应时间3.5 h和最佳反应温度45℃为条件, 其他条件相同。采用2.3.2方法分析, 结果表明:该复合高聚物微球表面环氧基的含量为5.99×10-4mol/g, 约占总体环氧基含量的12%。 (下转第16页)

4 结语

本文以国家标准GB/T1677-2008为参考, 用盐酸-丙酮法初步尝试分析了自制的含甲基丙烯酸缩水甘油酯的复合高聚物微球的表面环氧基的含量。实验发现, 分析的反应温度在45~50℃, 反应时间在3~5 h内为最佳反应条件, 可使分析值跟理论值尽可能地接近。以本体系的试样为例, 分析所得的复合高聚物的表面环氧基含量为总体环氧基含量的12%左右。

另外, 通过本文的初步研究, 在基于盐酸-丙酮法的基础上, 在分析含环氧基的复合高聚物的环氧基含量和表面环氧基的含量时, 可以得到如下引申:

一、根据高聚物的性能, 选择合适的溶剂, 使该溶剂能更好地溶解或者溶胀目标高聚物, 可以使分析所得的总体环氧基含量跟理论值最大限度地接近, 降低分析误差;

二、相同的反应温度下, 溶剂对高聚物的溶解溶胀能力越强, 则对应地可缩短反应时间获得相同的分析准确度;同理, 延长反应时间, 可获得更高的分析准确度;

三、相同的反应时间下, 溶剂对高聚物的溶解溶胀能力越强, 则对应地可在较低温度下反应 (如室温) 获得相同的分析准确度;同理, 提高反应温度, 可获得更高的分析准确度;

四、要分析出复合高聚物表面环氧基的含量, 所选用的溶剂不能对高聚物产生溶解或溶胀作用, 否则, 所得的分析值不能作为表面环氧基含量的参考值;

五、表面环氧基含量是动态变化的, 跟高聚物的比表面积大小呈正相关。即膜状高聚物越薄, 纤维状高聚物越细, 粒状高聚物越小, 则对应的表面环氧基的含量越大, 越接近总体环氧基的含量;同时, 高聚物比表面积的分布方差越小, 即膜状的厚度、纤维状和微球状的直径变化越小, 则分析所得的表面环氧基的含量的批间差异就越小;

六、由于表面环氧基的含量受多种因素的影响, 而这些因素又无法固定不变, 但这些因素都在一定的区间内变化。所以, 分析所得的表面环氧基仅能作为一种参考。在实际运用中, 需要综合这些影响因素的变化区间, 确定出一定的裕度, 然后推算出表面环氧基含量的变化区间, 得到上下限值, 方具有实际指导意义。

参考文献

[1]Bouvier M, Brown GR, St-Pierre LE.Immobilized replicates of sequence 136-148 of human serum albumin as adsorbents for bilirubin[J].Can J Chem, 1987, 65 (8) :1927-1934.

[2]Moreau MF, Chappard D, Lesourd M, et al.Free radicals and side products released during methylmethacrylate polymerization are cytotoxic for osteoblastic cells[J].Journal of Biomedical Materials Research, 1998, 40 (1) :124-131.

[3]GB/T 1677-2008, 增塑剂环氧值的测定 (盐酸-丙酮法) [S].

[4]王德海, 江棂.紫外光固化材料理论与应用[M].北京:科学出版社, 2001.

[5]李桂林.环氧树脂与环氧涂料[M].北京:化学工业出版社, 2003.

[6]王德中.环氧树脂生产与应用[M].北京:化学工业出版社, 1997.

[7]GB1678-1981, 增塑剂环氧值的测定 (盐酸-吡啶法) [S].

[8]A STM D1652 97, Epoxy Content of Epoxy Resins[S].

甘油含量 篇4

BaTiO3薄膜具有铁电、介电及压电效应,被广泛应用于动态随机存储器(DRAM)、微波调谐器等。采用微弧氧化技术制备BaTiO3薄膜的机理、工艺参数对薄膜微结构及性能影响的研究受到了重视[1,2,3,4]。以Ba(OH)2和Ba(CH3COO)2为电解液的微弧氧化法制备BaTiO3薄膜,由于微弧氧化成膜必须依赖于弧光放电,而弧光的持续产生又建立在原有薄膜被电击穿的基础之上,且反应过程中存在局部的超高温,故会造成薄膜表面粗糙、疏松,其性能受到了影响[5,6,7],只有合理地选择电解液成分,优化工艺参数才能改善这一现象[7,8,9]。本工作在Ba(OH)2溶液中加入不同含量的甘油,研究了其添加量对薄膜物相、生长速率、表面形貌及介电性能的影响。

1 试 验

1.1 微弧氧化条件

试材为工业纯钛板材(99.5%),表面用800号砂纸磨光后,用HF和HNO3混合液(体积比1 ∶3)清洗,去除氧化膜,依次在丙酮和蒸馏水中清洗、吹干。

用分析纯Ba(OH)2·8H2O溶质配制0.5 mol/L Ba(OH)2溶液,溶剂为蒸馏水;再分别添加1,2,3 g/L甘油,制成3种电解液。

电源采用专用42 kW直流MAO电源,钛板接阳极,不锈钢板接阴极,采用循环水控制电解液温度为60 ℃左右,电流密度设定为20 A/dm2,占空比85%,频率100 Hz,反应时间15 min。

1.2 薄膜分析

利用Philips X’Pert MPD Pro型X射线衍射仪及其配套软件对BaTiO3薄膜作物相组成分析。利用Quanta 200型扫描电子显微镜(SEM)及自带的能谱仪(EDS)分析薄膜的厚度、表面形貌和元素组成。利用HP4284型电容探测仪测量薄膜100 Hz时的电容和介质损耗,根据εr= C·d/(S·ε0)求得介电常数εr,其中,S为电极接触面积(2.543 4 cm2),ε0为真空介电常数(8.85×10-12 F/m)。

2 结果与讨论

2.1 甘油含量对薄膜物相、元素组成的影响

图1为不同含量甘油下制备的BaTiO3薄膜的XRD谱。由图1可知:甘油含量为0 g/L时,薄膜主要由四方相BaTiO3构成,还有极少量BaCO3存在。薄膜中的BaCO3可能是电解液中的Ba2+与空气中的CO2 反应生成,并在微弧氧化过程中通过电泳的形式进入薄膜;甘油含量为0,1,2,3 g/L时薄膜具有相同的特征衍射峰,其物相没有发生变化,均由四方相BaTiO3和极少量的BaCO3构成。

图2为BaTiO3薄膜的组成元素。,由图2可知:薄膜中除C,O,Ti,Ba元素外,没有其他元素,这与物相分析结果相符。按照BaTiO3的化学通式,以TiO3为基准模型(即假定Ti=1,O=3)进行换算,得到薄膜表面Ba,Ti,O 的原子比约为1 ∶1 ∶3,从而进一步证实了薄膜主要由BaTiO3构成。

2.2 甘油含量对BaTiO3薄膜生长速率的影响

不同甘油含量下的薄膜厚度见图3。由图3可知:甘油可以显著降低BaTiO3薄膜的生长速率;当甘油含量为1~2 g/L时,薄膜的生长速率变化较小,继续增加甘油含量,薄膜生长速率又会进一步降低。这是因为甘油具有较低的电导率,当其均匀分散于电解液中时,会降低电解液的电导率,导致微弧发生的频

率降低,薄膜的沉积速率减慢。

图4为甘油含量为0,3 g/L时BaTiO3薄膜的截面SEM形貌。由图4可知,微弧氧化薄膜厚度均匀,与基体的结合较为紧密。

2.3 甘油含量对BaTiO3薄膜表面形貌的影响

图5为不同甘油含量下BaTiO3薄膜的表面形貌。 从图5可以看到,甘油含量为0 g/L时,薄膜表面由凹凸不平的鳞片状物组成,相互间结合不紧密,微弧氧化孔洞较大,分布不均匀;甘油含量为1,2,3 g/L时,薄膜表面形貌比0 g/L时有所改善,表面散布物逐渐趋于颗粒状且分布均匀,颗粒间结合较紧密,孔洞数量较多,且细密均匀,孔洞尺寸有所减小;甘油含量为2 g/L时,薄膜具有最好的表面形貌,表面平整、孔洞细小且分布均匀。这是因为甘油是一种黏性较大的有机溶剂,比热容较高,具有吸收大量热量的潜力,微弧氧化过程中会释放出大量热量。甘油的加入将有效降低弧光能量,使弧光均匀、细小,故薄膜较致密平整;当甘油含量较高时,甘油的抑弧作用较强,使得弧光减小甚至消失,从而导致薄膜表面形貌恶化,且出现颗粒状沉淀物(见图5d)。

2.4 甘油含量对BaTiO3薄膜介电性能的影响

不同甘油含量下BaTiO3薄膜在100 Hz频率下的介电性能见图6。由图6可知:甘油含量为1,2,3 g/L时薄膜的介电常数比0 g/L时有所提高,薄膜的介质损耗值均有所下降;甘油含量为2 g/L时,薄膜的介电常数最高,为200.7;甘油含量为3 g/L时,薄膜具有最低的介质损耗值,约为0.05。薄膜表面形貌越好,薄膜就具有越高的介电常数,这是因为薄膜越平整,电流流过表面的阻力就越小,电容值就越大。而薄膜的介质损耗值主要取决于薄膜成分的均匀性,尤其是薄膜截面成分的均匀性。

3 结 论

(1) 甘油含量对薄膜的物相组成及元素构成没有影响,BaTiO3薄膜主要由四方相BaTiO3构成。

(2) 甘油可有效降低薄膜生长速率,改善薄膜表面质量,提高薄膜介电常数,降低薄膜介质损耗值。

(3) 薄膜表面形貌越好,薄膜就具有越高的介电常数。当甘油含量为2 g/L时,薄膜具有最好的表面形貌,在100 Hz频率下介电常数为200.7。

参考文献

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