光电磁三功能两股并行纳米纤维束及其制备方法技术

本发明专利技术涉及光电磁三功能两股并行纳米纤维束及其制备方法，属于纳米材料制备技术领域。本发明专利技术包括四个步骤：(1)沉淀法制备Eu(BA)3phen配合物；(2)沉淀法制备Fe3O4纳米晶；(3)配制纺丝液；(4)制备[Eu(BA)3phen/PVP]//[PANI/Fe3O4/PVP]光电磁三功能两股并行纳米纤维束，采用静电纺丝技术，使用并列双喷丝头。所制备的光电磁三功能两股并行纳米纤维束的表面光滑，具有良好的发光、导电和磁性三功能，单股纳米纤维的直径为350nm，长度大于50μm。该种纳米结构材料将具有重要的应用前景。本发明专利技术的方法简单易行，可以批量生产，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米材料制备
，具体说涉及。
技术介绍
纳米纤维是指在材料的三维空间尺度上有两维处于纳米尺度的线状材料，通常径向尺度为纳米量级，而长度则较大。由于纳米纤维的径向尺度小到纳米量级，显示出一系列特性，最突出的是比表面积大，从而其表面能和活性增大，进而产生小尺寸效应、表面或界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等，并因此表现出一系列化学、物理如热、光、声、电、磁等方面的特异性。在现有技术中，有很多制备纳米纤维的方法，例如抽丝法、模板合成法、分相法以及自组装法等。此外，还有电弧蒸发法，激光高温烧灼法，化合物热解法。这三种方法实际上都是在高温下使化合物或单质蒸发后，经热解或直接冷凝制得纳米纤维或纳米管，从本质上来说，都属于化合物蒸汽沉积法。两股并行纳米纤维束是一种新型结构的纳米纤维材料，由两股纳米纤维粘在一起形成两股并行纳米纤维束，每股纳米纤维具有不同的功能，如一股纤维具有发光功能，另一股纤维具有导电和磁性，这种具 有光电磁三双功能、结构新颖的两股并行纳米纤维束将在未来纳米结构器件和医疗诊断治疗中具有重要的应用前景，这方面的研究还未见报道。聚苯胺PANI由于其容易合成、电导率高和环境稳定性好等优点，已经成为导电聚合物领域研究的热点之一。人们已经合成了纳米线、纳米棒、纳米管和纳米纤维等一维纳米结构的聚苯胺 PANI 。稀土铕配合物Eu(BA)3phen,Eu3+为铕离子,BA为苯甲酸根,phen为邻菲卩罗啉，因铕离子独特的电子构型而成为具有独特性能的发光离子，Eu(BA)3Phen具有发光强度高、稳定性好、荧光量子产率高、单色性好等优点，是一种广泛应用的稀土荧光材料。四氧化三铁Fe3O4是一种重要而广泛应用的磁性材料。人们已经采用多种方法，如沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、水热与溶剂热法、热分解法、静电纺丝法等方法成功地制备出了 Fe3O4纳米晶、纳米棒、纳米线、纳米膜、杂化结构、核壳结构纳米颗粒等纳米材料,技术比较成熟。已有的研究已经证明，当磁性化合物Fe3O4或者深颜色的导电聚苯胺PANI与稀土配合物Eu (BA)3phen直接混合会显著降低其发光效果，因此要获得Eu (BA) 3phen良好的发光效果，必须使Eu (BA) 3phen与Fe3O4或PANI实现有效分离。如果将Fe3O4纳米晶和导电高分子聚苯胺PANI与PVP混合制备成纳米纤维，导电PANI是连续的，保证了其的高导电性，作为两股并行纳米纤维束中的一股纤维，这股纤维将具有导电性和磁性，而将Eu (BA) 3phen分散于高分子PVP中制备成纳米纤维，作为两股并行纳米纤维束中的另一股纤维，这股纤维将具有发光性能，从而可以使Fe3O4或者导电聚苯胺PANI与Eu (BA) 3phen实现了有效分离，这样就可以得到性能良好的光电磁三功能两股并行纳米纤维束。目前，未见通过Eu (BA) 3phen配合物与聚乙烯吡咯烷酮PVP复合，聚苯胺PANI和Fe3O4纳米晶与聚乙烯吡咯烷酮PVP复合，构筑光电磁三功能两股并行纳米纤维束的报道，即两股并行纳米纤维并列粘在一起形成纳米纤维束，其中一股纤维为Eu(BA) 3phen+PVP，具有发光特性，另一股纤维为PANI+Fe304纳米晶+PVP，具有导电性和磁性，即形成//光电磁三功能两股并行纳米纤维束，//代表并行，即前面的物质构成的纤维与后面的物质构成的纤维并行。此种具有光电磁三功能两股并行纳米纤维束具有特殊的结构，将在未来纳米结构器件和医疗诊断治疗中具有重要的应用。专利号为1975504的美国专利公开了一项有关静电纺丝方法(electrospinning)的技术方案，该方法是制备连续的、具有宏观长度的微纳米纤维的一种有效方法，由Formhals于1934年首先提出。这一方法主要用来制备高分子纳米纤维,其特征是使带电的高分子溶液或熔体在静电场中受静电力的牵引而由喷嘴喷出，投向对面的接收屏，从而实现拉丝，然后在常温下溶剂蒸发，或者熔体冷却到常温而固化，得到微纳米纤维。近10年来，在无机纤维制备
出现了采用静电纺丝方法制备无机化合物如氧化物纳米纤维的技术方案，所述的氧化物包括 Ti02、ZrO2, Y2O3> Y2O3: RE3+(RE3+=Eu3+、Tb3+、Er3+、Yb3+/Er3+)、SnO2> NiO、Co3O4> Mn2O3> Mn3O4> CuO> Si02、A1203、V2O5> ZnO> Nb2O5> MoO3> CeO2> LaMO3 (M=Fe> Cr、Mn、Co、N1、Al)、Y3Al5O12, La2Zr2O7等金属氧化物和金属复合氧化物。静电纺丝方法能够连续制备大长径比微米纤维或者纳米纤维。Q.Z.Yu，et al.采用静电纺丝技术制备了聚苯胺PANI纳米纤维;董相廷等使用单个喷丝头、采用静电纺丝技术制备了 Eu(BA)3phen/P ANI/PVP光电双功能复合纳米纤维;董相廷等利用静电纺丝技术制备了 Eu (BA) 3phen/PVP//PANI/PVP光电双功能两股并行纳米纤维束;董相廷等利用静电纺丝技术制备了 Fe304/PVP//Eu(BA)3phen/PVP磁光双功能两股并行复合纳米纤维束。目前，未见利用静电纺丝技术制备 // 光电磁三功能两股并行纳米纤维束的相关报道。利用静电纺丝技术制备纳米材料时，原料的种类、高分子模板剂的分子量、纺丝液的组成、纺丝过程参数、热处理工艺和喷丝头的结构对最终产品的形貌和尺寸都有重要影响。本专利技术采用静电纺丝技术，喷丝头由两个8#截平的直径相同的注射器针头靠在一起组成的并列双喷丝头，以Eu(BA)3Phen配合物、PVP和DMF的混合液为一种纺丝液，将Fe3O4纳米晶、苯胺、樟脑磺酸、PVP> DMF和过硫酸铵混合，待苯胺聚合成聚苯胺后构成另一种纺丝液，控制纺丝液的粘度至关重要，在最佳的工艺条件下，得到结构新颖的//光电磁三功能两股并行纳米纤维束。
技术实现思路
在
技术介绍
中的各种制备纳米纤维的方法中，抽丝法的缺点是对溶液粘度要求太苛刻；模板合成法的缺点是不能制备根根分离的连续纤维；分相法与自组装法生产效率都比较低；而化合物蒸汽沉积法由于对高温的需求，所以工艺条件难以控制。并且，上述几种方法制备的纳米纤维长径比小。
技术介绍
中的采用静电纺丝技术制备了金属氧化物纳米纤维、金属复合氧化物纳米纤维、聚苯胺PANI纳米纤维、Eu (BA) 3phen/PANI/PVP光电双功能复合纳米纤维、Eu (BA) 3phen/PVP//PANI/PVP光电双功能两股并行纳米纤维束和Fe304/PVP//Eu (BA) 3phen/PVP磁光双功能两股并行复合纳米纤维束，但所使用的原料、模板剂、溶剂和最终的目标产物的性质与本专利技术不同。本专利技术采用静电纺丝技术，使用并列双喷丝头制备了结构新颖的 // 光电磁三功能两股并行纳米纤维束，一股为Eu(BA)3phen/PVP发光纳米纤维，另一股为PANI/Fe304/PVP导电和磁性纳米纤维，两股纳米纤维粘在一起形成两股并行纳米纤维束，本专利技术所制备的光电磁三功能两股并行纳米纤维束，为纳米纤维领域增加了一种新结构新性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电磁三功能两股并行纳米纤维束，其特征在于，纳米纤维材料呈现两股并行纳米纤维束结构，具有发光、导电和磁性三种功能，两股并行纳米纤维束中单股纳米纤维的直径为350nm，长度大于50μm。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董相廷，吕楠，王进贤，马千里，于文生，刘桂霞，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：