简述纺丝静电纺丝制备几种聚合物/无机复合纳米纤维和性能-turnitin论文查重

摘要：高压静电纺丝技术是目前制备连续长一维纳米材料最简单、最有效的手段而引起探讨人员的关注。静电纺丝是目前制备直径在几纳米连续纤维的唯一的策略。此技术可运用于合成高聚物，天然高聚物，聚合物合金，同时在聚合物中可负载发色基团，纳米粒子、活性试剂、以及金属或陶瓷。本世纪初，科学家就开始利用这种手段制备无机、有机、有机/无机复合纳米纤维材料。有机/无机复合纳米纤维由于其优异的性能已被广泛地运用于光电子器件、生物医药、化学(生物)防护、催化敏化、高性能选择过滤、气体传感器等方面。无机纳米粒子(如磁性纳米粒子，量子点等)的超顺磁特性及光致发光特性等都与其尺度效应有关，如何将这些性能优异的无机纳米粒子与适当的有机聚合物复合，制备出性能卓越的一维纳米复合材料是一个非常有作用的富有挑战性课题。将无机功能纳米粒子与高分子进行复合，一方面为纳米粒子提供了稳定的化学环境，使其能较均匀地分散而不再发生团聚，充分发挥其尺寸效应，另一方面使高分子功能化，把无机纳米粒子的功能性与高分子优良的机械加工性能有机地结合在一起，制备出功能化的聚合物/无机复合纳米纤维。为此，本论文选择了具有良好光致发光特性的聚对苯乙炔(PPV)、透明性及力学性能良好的聚丙烯酸甲酯(PMMA)及具有良好生物相容性的聚乙烯醇(PVA)和明胶(GE)为聚合物基质材料，以具有良好生物相容性的超顺磁性的四氧化三铁(Fe_3O_4)纳米粒子、具有良好荧光特性的硫化锌量子点(ZnS QDs)、碲化镉量子点(CdTe QDs)及二氧化硅(SiO_2)纳米微球为无机功能材料，利用高压静电纺丝技术，结合原位法及湿法混合等策略制备了多种聚合物/无机复合纳米功能纤维材料，并对这些复合纤维的特性进行了探讨。(1)采取Wesspng法合成出PPV电子聚合物，探讨PPV前驱体喷丝溶液的配制和浓度对纳米纤维形貌的影响，探讨纺丝电压、接收距离等条件和工艺参数对所得纳米纤维直径的分布及成丝质量的影响，优化制备非复合PPV类电子聚合物纳米级电纺纤维的工艺条件。探讨PVA、PMMA和GE的最佳纺丝条件，探讨喷丝溶液的配制和各种成分比例对喷丝溶液的黏度和表面张力的影响，探讨纺丝电压、接收距离和纺丝温度等条件对所得纺丝直径分布和成丝质量的影响。(2)选取合适的策略合成多种无机物纳米粒子。在4wt.%PVA溶液中，采取共沉淀法合成出具有超顺磁性的Fe_3O_4纳米粒子，PVA同时做为稳定剂和聚合物基质材料；采取水相法合成具有荧光特性的ZnS QDs，采取溶剂热法合成了一系列不同发射波长的CdTe QDs；采取改善的St ber法合成了SiO_2纳米微球等不同功能的单分散的无机物纳米粒子。并选取不同性能的聚合物如PVA、GE、PPV和PMMA等聚合物与所合成的无机物纳米粒子复合，采取静电纺丝技术制备出具有PVA/Fe_3O_4、GE/Fe_3O_4、PMMA/CdTeQDs、PPV/ZnS QDs和PVA/SiO_2等不同功能的复合纳米纤维。(3)利用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM)，高分辨透射电子显微镜（HR-TEM)等探讨复合、非复合一维纳米纤维表面和内部形态。结果表明，所得复合纳米纤维具有光滑连续的表面形貌，无机纳米粒子均匀地分散在纤维内部。利用X-射线衍射(XRD)、荧光光谱仪(PL)、紫外可见光谱仪(UV-Vis)、红外光谱仪(FT-IR)、磁学测量系统及热失重浅析仪(TGA)等探讨无机纳米粒子及复合纳米纤维材料微观结构和性能之间的联系，浅析不同复合材料的成分和比例对纳米纤维性能的影响。结果表明，Fe_3O_4纳米粒子为反尖晶石结构，磁性复合纳米纤维具有较高的饱和磁强度，在室温下具有超顺磁性；ZnS QDs为立方闪锌矿结构，平均粒径在3.8nm。与纯PPV纤维相比，PPV/ZnS QDs复合纳米纤维的荧光发射光谱发生了显著的蓝移；PMMA/CdTe QDs复合纳米纤维体现出相对高的荧光强度，且随CdTe QDs含量的增加，复合纳米纤维的平均直径有减小的走势。关键词：静电纺丝论文纳米纤维论文光致发光论文磁性论文量子点论文

摘要5-7

Abstract7-12

第1章绪论12-44

1.1 静电纺丝技术12-16

1.1.1 静电纺丝的基本概念12-13

1.1.2 静电纺丝纤维形成机理13-16

1.2 影响静电纺丝的基本参数16

1.3 静电纺丝装置16-24

1.3.1 按喷丝头分类17-20

1.3.2 按接收装置分类20-24

1.4 静电纺丝制备纳米复合纤维策略24-25

1.4.1 共混静电纺丝法24

1.4.2 多喷头静电纺丝法24

1.4.3 多层混合静电纺丝法24-25

1.4.4 同轴共纺法25

1.4.5 共混复合静电纺丝法25

1.5 静电纺丝纳米复合纤维的运用25-30

1.5.1 生物医用材料26

1.5.2 复合增强材料26-27

1.5.3 高效过滤27-28

1.5.4 纳米管和纳米纤维的模板28

1.5.5 防护服28-29

1.5.6 纳米电子装置29-30

1.5.7 催化敏化材料30

1.6 高聚物/无机复合纳米纤维的探讨近况30-41

1.6.1 聚合物与金属纳米粒子的复合30-32

1.6.2 聚合物与无机氧化物纳米粒子的复合32-33

1.6.3 聚合物与半导体纳米粒子的复合33-34

1.6.4 聚合物与有机荧光染料的复合34-35

1.6.5 聚合物与稀土复合氧化物的复合35-36

1.6.6 聚合物与稀土配合物的复合36-37

1.6.7 聚合物与碳纳米管(CNTs)的复合37-39

1.6.8 聚合物与过渡金属有机配合物的复合39-40

1.6.9 聚合物与卤化物的复合40-41

1.6.10 聚合物与铁氧体的复合41

1.7 展望41

1.8 论文探讨的主要内容及革新之处41-44

第2章实验试剂、仪器及表征策略44-50

2.1 实验试剂44-45

2.2 实验仪器45-46

2.3 实验耗材46-47

2.4 实验所用聚合物47

2.5 表征策略47-50

第3章 PVA/Fe_3O_4复合纳米纤维制备及磁性探讨50-64

3.1 前言50-51

3.2 实验部分51-52

3.2.1 Fe_3O_4磁流体的制备51

3.2.2 纯 PVA 溶液的配制及参数测定51

3.2.3 PVA 最佳电纺丝条件的确定51-52

3.2.4 PVA/Fe_3O_4磁流体静电纺丝52

3.3 结果与讨论52-62

3.3.1 PVA 纳米纤维的表征结果52-58

3.3.2 PVA/Fe_3O_4复合纳米纤维的表征结果58-62

3.4 本章小结62-64

第4章 GE/Fe_3O_4复合纳米纤维制备及磁性探讨64-76

4.1 前言64

4.2 实验部分64-67

4.2.1 GE 水溶液的高温静电纺丝64-66

4.2.2 Fe_3O_4磁流体的制备66-67

4.2.3 GE/Fe_3O_4复合纳米纤维制备67

4.3 结果与讨论67-75

4.3.1 GE 水溶液静电纺丝参数的确定67-71

4.3.2 GE/Fe_3O_4复合纳米纤维的表征结果71-75

4.4 本章小结75-76

第5章 PMMA/CdTe QDs 复合纤维制备及荧光性能探讨76-86

5.1 前言76-77

5.2 实验部分77-78

5.2.1 CdTe QDs 的制备77

5.2.2 CdTe QDs 的表征77-78

5.3 PMMA/CdTe QDs 复合纳米纤维的制备78-79

5.3.1 PMMA/CdTe QDs 纺丝溶液的配制78-79

5.4 静电纺丝79

5.5 结果与讨论79-85

5.5.1 CdTe QDs 的制备79-82

5.5.2 PMMA/CdTe QDs 复合纳米纤维 SEM 浅析82-83

5.5.3 PMMA/CdTe QDs 复合纳米纤维荧光显微镜浅析83-84

5.5.4 PMMA/CdTe QDs 复合纳米纤维在荧光显示领域的运用84-85

5.6 本章小结85-86

第6章 PPV/ZnS QDs 复合纳米纤维制备及荧光性能探讨86-103

6.1 前言86-87

6.2 实验部分87-90

6.2.1 PPV 的制备87-88

6.2.2 ZnS QDs 的合成88-89

6.2.3 纺丝液的制备89

6.2.4 非复合/复合纳米纤维的制备89-90

6.3 结果与讨论90-101

6.3.1 PPV 红外光谱(IR)浅析90

6.3.2 ZnS QDs 的表征结果90-94

6.3.3 影响 PPV 纳米纤维制备的因素94-98

6.3.4 PPV/ZnS QDs 复合纳米纤维的表征结果98-101

6.4 本章小结101-103

第7章 PVA/SiO_2复合纳米纤维制备与表征103-112

7.1 前言103-104

7.2 实验部分104-106

7.2.1 所用药品及提纯104

7.2.2 SiO_2纳米微球的制备104-105

7.2.3 PVA/SiO_2纺丝溶液的制备105

7.2.4 PVA/SiO_2复合纳米纤维的纺制105-106

7.3 结果与讨论106-111

7.3.1 SiO_2纳米微球的 SEM 浅析106

7.3.2 PVA/SiO_2复合纳米纤维 SEM 浅析106-108

7.3.4 PVA/SiO_2复合纳米纤维 TEM 浅析108

7.3.5 X-射线衍射(XRD)浅析108-110

7.3.6 纳米纤维热重(TGA)浅析110-111

7.4 本章小结111-112

结论112-114

简述纺丝静电纺丝制备几种聚合物/无机复合纳米纤维和性能

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