《基于静电纺丝技术制备纳米光学材料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于静电纺丝技术制备纳米光学材料（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘要摘要近今年来，静电纺丝技术在制备纳米纤维领域得到了广泛的应用，被认为是最简单有效的方法之一，具有设备简单、操作容易以及高效等特点，已经用这种方法成功地制备了许多不同的纳米纤维。所得纤维比传统纺丝法制备的纤维细得多，直径一般在数十纳米到数微米之间。将有机小分子8 - 羟基喹啉铝( A I q 3 ) 掺杂到高分子聚甲基丙烯酸甲酯( P M M A ) 溶液中进行静电纺丝，制备了具有光学特性的纳米纤维。利用电子扫描显微镜表征纳米纤维形貌，通过紫外- 可见吸收谱，光致发光谱分析了A l q 3 ：P M M A 不同比例下，A l q 3 荧光性能、以及和P M M A 分子之间的相互作用，表明
2、P M M A 是A l q 3 良好的载体。采用溶胶凝胶法制备了聚乙烯基吡咯烷酮( P V P ) 包裹的Z n O 纳米颗粒，利用静电纺丝技术将Z n O 纳米颗粒的溶胶凝胶体电纺，成功制备出了掺有Z n O 纳米颗粒的纳米纤维。通过透射电子显微镜，x 射线衍射分析了Z n O 纳米颗粒的形貌、尺寸、成份，利用电子扫描显微镜表征纳米纤维形貌。通过紫外可见吸收谱，光致发光谱分析了Z n O 纳米颗粒荧光特性，讨论分析了Z n O 纳米颗粒的生长和可见光发光机理。测试表明P V P 和Z n O 纳米颗粒之间存在着相互作用，P V P 钝化了Z n O 纳米颗粒的表面缺陷，提高了稳定性，影响了
3、其光致发光。关键字：静电纺丝8 羟基喹啉铝聚甲基丙烯酸甲酯氧化锌聚乙烯基吡咯烷酮光致发光A b s t r a c tA b s t r a c tR e c e n t l y ，e l e c t r o s p i n n i n gh a sb e e nw i d e l yp r e p a r a t i o no fn a n o f i b e r s ，w h i c hi sc o n s i d e r e da st h eo n eo fm o s ts i m p l ea n de f f e c t i v em e t h o d s W i t hs i
4、m p l ee q u i p m e n t ，e a s yo p e r a t i o na n dh i l g he f f i c i e n c yc h a r a c t e r i s t i c s ，t h i sm e t h o dh a sb e e nu s e ds u c c e s s f u l l yp r e p a r e dl o t so fd i f f e r e n tn a n o f i b e r s E l e c t r o s p i n n i n gf i b e rw i t hd i a m e t e r sn
5、o r m a l l yf r o mm o r et h a n10n mt o I - t m si sm u c hf i n e rt h a nt r a d i t i o n a ls p u nf i b e r I n t h i sp a p e r ，T h et r i s ( 8 - h y d r o x y q u i n o l i n e ) a l u m i n i u md o p e dp o l y m e t h y l m e t h a c r y l a t e( P M M A A I q 3 ) c o m p o s i t en a
6、 n o f i b e r sw i t ht h eo p t i c a lp r o p e r t i e sw e r ef a b r i c a t e db ye l e c t r o s p i n n i n g T h em o r p h o l o g yo ff i b r e si Sc h a r a c t e r i z e db ys c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p y T h ep h o t o l u m i n e s c e n c eo fas e r i e so ft h en
7、 a n o f i b e r sw i t hv a r i O U Sw t o fA l q 3t oP M M Aw e r ei n v e s t i g a t e d U V - v i s i b l ea b s o r p t i o na n dt h eP Ls p e c t r aa n a l y s i sw e r ee m p l o y e dt oa n a l y z et h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nt h ep o l y m e ra n dt h el u m i n e s c e n tm
8、o l e c u l e T h er e s u l t ss h o w e dt h a tP M M Ai sag o o dc a r r i e ro f A l q 3 P V P - c a p p e dZ n On a n o p a r t i c l e sW a ss y n t h e s i z e db yaS o l g e lr o u t e P V P Z n Oc o l l o i dW a su s e da se l e c t r o s p i n n i n gs o l u t i o na n ds p u nt of i b e r
9、 sb ye l e c t r o s p i n n i n g T t h em o r p h o l o g y , s i z ea n dc o m p o s i t i o no fZ n On a n o p a r t i c l ew e r ei n v e s t i g a t e db yt r a n s m i s s i o ne l e c t r o nm i c r o s c o p y , X - r a yd i f f r a c t i o n T h em o r p h o l o g yo ff i b r e si sc h a r
10、 a c t e r i z e db ys c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p y U V - v i s i b l ea b s o r p t i o na n dt h eP Ls p e c t r aa n a l y s i sw e r ee m p l o y e dt Oa n a l y z ep h o t o l u m i n e s c e n c e( P L ) p e r f o r m a n c eo fZ n On a n o p a r t i c l e s T h ec o r r e s
11、 p o n d i n gu n d e r s t a n d i n g so fg r o w t ha n dP L m e c h a n i s mo fZ n On a n o p a r t i c l e sw e r ed i s c u s s e d T h er e s u l t ss h o wi n t e r a c t i o nb e t w e e nt h ep o l y m e ra n dt h eZ n On a n o p a r t i c l e P V Pp a s s i v a t e dt h eZ n On a n o p a
12、 r t i c l es u r f a c ed e f e c t s a n di m p r o v e di t ss t a b i l i t y , a n di m p a c t e di t sp h o t o l u m i n e s c e n c e K e y w o r d s ：e l e c t r o s p i n n i n gP M M AA l q 3P V P Z n Op h o t o l u m i n e s c e n c e东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我
13、所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名： 垂羹锄日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院
14、办理。研究生签名：鑫三黏导师签名：日期：砂歹吼岁第一章序论1 1 纳米材料第一章序论纳米材料可以定义为至少有一个维度的尺寸在纳米范围内，而其性质受这种维度限制的影响，与相应的大分子或孤立原子和分子相比，纳米材料有独特的化学和物理性质，而且热力学、动力学、力学性质、光学性质、电性质、磁性等也明显不同【。其最大的特点是比表面积大，导致表面能和活性的增大，从而产生了表面或界面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应。进入2 1 世纪纳米科技作为科学的前沿和主导学科，是物理、化学、生物、材料、电子等多学科交汇点，是世界各国高科技的制高点。纳米材料作为纳米材料科学和纳米技术的基础，早已引起了人们
15、的极大的兴趣并成为了的研究热点。1 1 1 纳米纤维及其制备方法纳米纤维是指在材料的三维尺度上有两维处于纳米尺度的线( 管) 状材料，通常是直径或管径为纳米尺度而长度较长。主要包括纳米线、纳米棒、纳米管、纳米带、纳米丝【2 l o 广义上也包括将纳米微粒填充到普通纤维中对其进行改性的纤维，后者主要是通过在纤维制各过程中引入纳米物质和纳米结构，以增强和改善纤维的物理性能、化学性能。采用不同的纳米微粒，可开发出各种功能性纤维【3 】o制备纳米纤维的方法较多【4 1 ，主要有抽丝法、模板合成法、分相法、自组装法、分子喷丝板纺丝法和静电纺丝法等。( 1 ) 拉伸法拉伸法与工业熔融纺丝法相类似，可以制备
16、较长的单根纳米纤维。( 2 ) 模板合成法模板合成法是以纳米孔膜作为模板制备实心或中空的纳米纤维，是制备纳米纤维的主要方法之一，利用某些多孔材料为模板( 多孔阳极氧化铝膜、聚碳酸酯膜、多孔硅等) ，通过电化学交流沉积、化学气相沉积等方法在模板中沉积金属、半导体、碳等物质，得到有序的纳米结构材料。( 3 ) 相分离法相分离过程包括溶解、凝胶化、用不同的溶剂萃取、冷凝和干燥，最终得到纳米多孔泡沫。需要费相当长的时间使固体聚合物转化为纳米多孔泡沫。( 4 ) 自组装法自组装法是把单独的、预存在的单体组装成需要的图案或所需的功能，耗时较长。东南人学硕t ：自T f 究生论文( 5 ) 静电纺丝法静电纺丝法是利用高压使高分子溶液表面带有电荷，在电场的诱导下，使带电高分子溶液或熔体在静电场中流动与变形，然后经溶剂蒸发或熔体冷却而固化，得到纳米纤维。早在1 9 3 4 年由F o r m h a l s 等人提出，近十年来得到迅速发展。R e n e k e r 等人对其工艺及应用做了深入研究，在实验室值得多种聚合物纳米
