收藏本站
《华东理工大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

纳米纤维基载体材料的静电纺丝制备及其功能化应用研究

亢海刚  
【摘要】: 聚合物纳米纤维具有较高的比表面积、良好的机械性能,在药物传输和靶向释放、组织工程、植入物表面改性等方面都有广泛的应用。静电纺丝技术是制备纳米级连续纤维的唯一方法,设备简单、操作容易,是构建合成及天然高分子聚合物、聚合物合金、含生色团聚合物以及金属陶瓷等纳米纤维的最有效的方法,也是制备纳米颗粒及生物活性物质等功能化纳米纤维的新型手段。将静电纺丝纳米纤维作为载体材料,采用不同的修饰方法,可以得到具有特定应用目的的、结构多样、性能优异的复合纳米纤维,在光电器件、传感技术、催化、过滤、生物以及医用领域都有诱人的应用潜力。本课题围绕静电纺丝纳米纤维高长径比、高比表面积、形貌可调和易于功能化等方面的优点,采用静电纺丝技术制备了介孔二氧化硅纳米纤维,并将其作为载体材料实现与纳米粒子及生物高分子的有效复合,得到一系列性能优异、电化学活性优良、生物相容性良好的复合纳米纤维,最后对其应用价值进行了初步研究。主要完成了以下几个方面的工作: (1)将溶胶—凝胶法与静电纺丝技术相结合,以PVP为赋形剂、P123为结构导向剂,制备了介孔二氧化硅纳米纤维。考查了溶胶pH值、硅水比、PVP种类、陈化温度和时间、搅拌时间及PVP加料时间对电纺过程的影响。探讨了溶剂蒸发诱导自组装法(EISA)对模板剂有序组装的影响,优化了纤维形貌的控制因素。实验结果表明:在纺丝电压为10 kV、纺丝距离为20 cm的纺丝条件下有利于得到直径均匀、单分散性良好的纳米介孔二氧化硅纤维;所制备的纤维具有双分布的介孔结构,大部分介孔尺寸为3.70nm,部分约为13 nm。小的介孔基本沿纤维轴向分布而大的介孔则自由分布。纤维具有极高的比表面积和孔容,分别为2988.70 m2/g和4.40 cm3/g。通过改变后处理工艺,将电纺纤维经过水蒸气老化处理和H2O2氧化降解模板剂P123后制备了形貌保持完好、具有均匀介孔的二氧化硅支撑的PVP纤维,纤维直径约700 nm,介孔平均孔径14.98 nm,孔容0.12 cm3/g,比表面积32.07 m2/g。 (2)在纺丝溶胶的配方中原位掺杂硝酸银,利用硝酸银的热解还原机理和PVP的还原保护机理制备了银掺杂量不同的介孔二氧化硅复合纤维带。结果表明,复合纤维带具有独特的带状形貌,宽高比较大,厚度较薄,表面光滑,纳米银粒子分布均匀,平均直径约为31.50 nm。独特的形貌结构使复合纤维带对亚甲基蓝溶液的硼氢化钠还原反应具有很高的催化活性。以此纤维为固定化载体,负载葡萄糖氧化酶(GOx)和细胞色素C(CytC)后构筑了生物传感器,电化学实验表明复合材料具有较好的直接电子传递作用。 (3)采用静电自组装方法在二氧化硅纤维表面修饰了一层粒径和分布密度可控的纳米金粒子,并以此修饰纤维为生长核分别在HAuCl4的PVP溶液和K2CO3的HAuCl4溶液中还原生长,最终得到具有完整金壳的SiO2@Au核壳复合纤维。考查了不同制备方法、操作工艺和R值(PVP中乙烯吡咯烷酮结构单元与HAuCl4的摩尔比)对纤维结构和形貌的影响,并以此复合纤维作为电子传输介质构筑葡萄糖氧化酶(GOx)生物传感器。研究结果显示,较低的R容易产生较厚的金壳,较高的R值有利于得到厚度较薄且均匀的致密的金壳。电化学实验表明生物传感器具有优良的电化学特性和灵敏的响应性,在C-V曲线出现了对称清晰的氧化还原峰,峰电流超过0.10 mA,证明此核壳复合纤维可充当电子媒介体在生物杂化系统中得到广泛应用。
【学位授予单位】:华东理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB383.1

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 翟国钧;王佩杰;李从举;付中玉;常敏;;静电纺丝法制备微孔Mn_2O_3微/纳米纤维及纤维结构表征[J];北京服装学院学报;2006年01期
2 冯淑芹;付中玉;李从举;朱金唐;;PA6/纳米TiO_2复合亚微米级纤维的制备及拉伸性能[J];北京服装学院学报;2006年04期
3 王海鹰;杨洋;卢晓峰;王策;;硫化锌掺锰/聚乙烯醇复合纳米纤维的制备与表征[J];高等学校化学学报;2006年09期
4 李响;赵一阳;卢晓峰;王海鹰;王策;;聚乙烯吡咯烷酮/四氧化三铁复合纳米纤维的制备与表征[J];高等学校化学学报;2006年10期
5 赵一阳;王海鹰;李响;杨洋;杨敏;王策;;静电纺丝法制备硫酸化的二氧化锆/二氧化硅复合纤维[J];高等学校化学学报;2007年02期
6 于建香;刘太奇;;纳米丝负载钯催化剂的制备及催化烯烃加氢性能研究[J];高分子学报;2007年06期
7 ;Synthesis of Poly(N-vinylpyrrolidone) Nanofibers Containing Gold Nanoparticles via Electrospinning Technique[J];Chemical Research in Chinese Universities;2007年05期
8 庞雪蕾,唐芳琼;不同形貌介孔二氧化硅的可控制备与表征[J];感光科学与光化学;2004年05期
9 冯乙巳,张立德;介孔二氧化硅干凝胶和气凝胶纳米复合材料的研究进展[J];功能材料;2003年06期
10 翟国钧;李从举;付中玉;王佩杰;常敏;;ZnO微/纳米纤维的静电纺丝及其表征[J];合成纤维工业;2006年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 汪厚安;徐国财;侯丽;王艳;;ATRP法制备纳米铜/PMMA-b-PSt复合粒子及其表征[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2009年02期
2 彭英才;赵新为;傅广生;;面向21世纪的纳米电子学[J];微纳电子技术;2006年01期
3 王璐璐;佘希林;袁芳;;静电纺丝制备复合纳米纤维研究进展[J];微纳电子技术;2008年07期
4 冯淑芹;付中玉;李从举;朱金唐;;PA6/纳米TiO_2复合亚微米级纤维的制备及拉伸性能[J];北京服装学院学报;2006年04期
5 卓良明;吴昊;廖学品;石碧;;胶原纤维接枝多酚负载钯-镍双金属催化剂的制备及其催化硝基苯的加氢性能[J];催化学报;2010年12期
6 杨国锐;延卫;;静电纺丝法机理及其在无机中空微/纳米纤维制备中的研究进展[J];材料导报;2010年05期
7 程茅薇;张信花;白杰;;电纺丝技术制备金纳米粒子/聚合物复合纳米纤维的研究进展[J];材料导报;2010年S1期
8 靳瑜;姚辉;陈名海;刘宁;李清文;;静电纺丝技术在超级电容器中的应用[J];材料导报;2011年15期
9 杨大祥;李恩重;郭伟玲;王海斗;徐滨士;;静电纺丝制备纳米纤维及其工业化研究进展[J];材料导报;2011年15期
10 黄博能;李从举;;静电纺丝法制备磁性纳米纤维材料的研究进展[J];材料导报;2012年05期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 王东;路建军;齐宏进;;防水透湿织物上碳氟膜的纳米结构及均匀性的初步研究[A];第六届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2006年
2 吴玉程;程继贵;解挺;李广海;张立德;;Ni/SiO_2介孔复合体的组装与光吸收性质研究[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年
3 王占和;林鸿溢;;纳米电子学的物理基础[A];第一届全国纳米技术与应用学术会议论文集[C];2000年
4 许梓荣;;纳米材料在养殖业中的应用和产业化[A];纳米材料和技术应用进展——全国第三届纳米材料和技术应用会议论文集(上卷)[C];2003年
5 吴朝晖;王耀先;程树军;;聚氨酸(弹性纤维)纳米复合材料的研究[A];复合材料:生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年
6 蔡宗英;罗晓贺;田薇;;电纺氧化物纤维的制备及表征[A];2012年全国冶金物理化学学术会议专辑(上册)[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 林喆;高折射率硫化锌/含硫聚合物纳米复合光学材料[D];吉林大学;2011年
2 刘禹;含氟聚酰亚胺的合成及其在光波导上的应用[D];吉林大学;2011年
3 贺媛;BaTiO_3纳米纤维湿度传感性能的研究[D];吉林大学;2011年
4 徐彦红;金属复合氧化物纳米材料的制备及其在电化学传感器中的应用研究[D];上海大学;2011年
5 范晓勇;替莫唑胺/紫杉醇复合缓释系统的构建及其抗胶质瘤性能的实验研究[D];山东大学;2011年
6 王净;两亲性多肽的合成、自组装和界面吸附研究[D];中国石油大学;2010年
7 孔凡海;铁基纳米吸附剂烟气脱汞实验及机理研究[D];华中科技大学;2010年
8 曹鼎;高分子量聚乳酸基三维纳米纤维结构的构建及应用研究[D];北京化工大学;2011年
9 茅嘉原;易分散、良溶性新型光限幅材料的制备与研究[D];苏州大学;2011年
10 刘洋;PA6/MWNTs复合纳米纤维纱连续静电纺丝的研究[D];苏州大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 薛江;一维纳米材料的静电纺丝法制备、表征及性能研究[D];长春理工大学;2010年
2 唐圣奎;丝素蛋白/聚己内酯复合超细纤维支架的制备及性能研究[D];浙江理工大学;2010年
3 张培培;氧化锌复合纳米纤维的制备与光催化性能研究[D];浙江理工大学;2010年
4 魏笑晗;纳米金修饰电极的制备与应用研究[D];郑州大学;2010年
5 于赛男;1,4-双(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯型希夫碱酰亚胺共聚物的合成与表征[D];青海师范大学;2010年
6 徐国荣;纳米纤维材料在去除水中有机污染物中的应用[D];北京服装学院;2010年
7 苏德咏;NZP族介孔磷酸盐材料的合成研究[D];昆明理工大学;2010年
8 段林昆;难混溶Al-Pb系纳米薄膜材料的界面、结构及光学性能研究[D];昆明理工大学;2009年
9 赵炎;脉冲激光原位制备修饰纳米粒子杂化聚苯胺及其导电性研究[D];福建师范大学;2010年
10 白亚莉;乳酸基共聚物/蛭石微晶复合材料的制备和性能研究[D];东华大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 翟国钧;王佩杰;李从举;付中玉;常敏;;静电纺丝法制备微孔Mn_2O_3微/纳米纤维及纤维结构表征[J];北京服装学院学报;2006年01期
2 房永彬,严新焕,孙军庆,徐振元,王文静;碳纳米管负载Pt-Sn-B非晶态催化剂催化氯代硝基苯液相加氢反应的性能[J];催化学报;2005年03期
3 尹静波,陈学思,张龙,柳翱,杨亚楠,尹民,娄玲;钯-高分子载体催化剂对糠醛加氢液相反应的研究[J];高等学校化学学报;2002年07期
4 林艳红,王德军,肇启东,杨敏,张清林;ZnO纳米粒子结构对光电量子限域特性的影响[J];高等学校化学学报;2003年11期
5 安丽娟,李兆强,徐娓,陈欣芳,杨柏;超顺磁性高分子微球的制备与表征[J];高等学校化学学报;2005年02期
6 洪友良,商铁存,靳玉伟,杨帆,王策;二氧化硅@聚合物同轴纳米纤维[J];高等学校化学学报;2005年05期
7 张强,矫庆泽,闵恩泽;固体超强酸(SO_4~(2-)/ZrO_2)的异丁烷/1-丁烯烷基化反应性能和失活研究[J];高等学校化学学报;2005年06期
8 朱英;张敬畅;郑咏梅;翟锦;江雷;;浸润性可调的导电聚苯胺/聚丙烯腈同轴纳米纤维[J];高等学校化学学报;2006年01期
9 蔡强,张慧波,林文勇,庞文琴;MCM-48介孔分子筛的合成研究[J];高等学校化学学报;1999年05期
10 龚华俊,杨小平,陈国强,刘太奇,张淑敏,邓旭亮,胡晓阳;电纺丝法制备聚乳酸/多壁碳纳米管/羟基磷灰石杂化纳米纤维的研究[J];高分子学报;2005年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘莉;董相廷;王进贤;车红锐;;静电纺丝技术制备Y_2O_3纳米纤维[J];长春理工大学学报(自然科学版);2007年03期
2 李跃军;曹铁平;王长华;;BiOCl纳米纤维制备及光催化性能研究[J];广西师范大学学报(自然科学版);2010年04期
3 尹桂波;;静电纺纳米纤维支架在组织工程中的应用进展[J];南通纺织职业技术学院学报;2007年02期
4 王汉昌;韩强;董绪华;李晓天;;静电纺丝方法制备Ce_xZr_(1-x)O_2(x=0.5)纳米纤维[J];青岛大学学报(自然科学版);2008年02期
5 车红锐;董相廷;刘莉;王进贤;;静电纺丝技术制备Y_2O_3∶Eu~(3+)纳米纤维[J];稀土;2008年06期
6 王少锋;左芳芳;;静电纺非织造技术及其应用浅析[J];福建轻纺;2010年04期
7 穆海岩;;静电纺非织造技术及其应用[J];江苏纺织;2010年05期
8 隋春红;龚剑;孙永玲;;α-K_7P_2W_(17)FeO_(61)纳米纤维的制备与表征[J];光谱实验室;2010年06期
9 李岩,黄争鸣;尼龙6/66/1010三聚体的静电纺丝(英文)[J];合成橡胶工业;2005年04期
10 王娇娜;李从举;;TPEE电纺纳米纤维无纺布的制备研究[J];化工新型材料;2009年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨彦明;储德清;王立敏;;静电纺丝法在制备纳米纤维中的应用[A];第七届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2007年
2 杨清彪;王恒国;费晓亮;李耀先;杜建时;;荧光分子功能化的静电纺丝纳米纤维薄膜[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
3 张慎;杨小平;王林;邓旭亮;;静电纺丝法制备纳米纤维引导组织再生膜[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2007年
4 邓颖杰;卢永凯;龚龑;;胶原蛋白/银复合纳米纤维的静电纺丝制取与纤维断裂研究[A];“力恒杯”第11届功能性纺织品、纳米技术应用及低碳纺织研讨会论文集[C];2011年
5 白雯静;李从举;翟国钧;李小宁;高绪珊;;聚乙烯醇一维连续纳米纤维的电纺制备研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(下册)[C];2006年
6 黄恒梅;王孝军;赵小川;王波;张刚;杨杰;;静电纺丝法制备聚芳硫醚砜酰胺纳米纤维[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2007年
7 马刚;邵自强;王文俊;李永红;;静电纺纳米纤维研究及其应用进展[A];铜牛杯第九届功能性纺织品及纳米技术研讨会论文集[C];2009年
8 莫秀梅;陈宗刚;李晓强;何创龙;王红声;王胜;;静电纺纳米纤维仿生组织细胞外基质用于组织再生[A];2009年上海市医用生物材料研讨会论文汇编[C];2009年
9 肖斌;卫敏;李从举;赵莉;付中玉;;静电纺丝纳米纤维力学性能的研究[A];第七届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2007年
10 曹惠;邵正中;;高分子量再生丝素蛋白水溶液静电纺丝研究[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 董山峰;我纳米纤维科技及产业正在突围[N];光明日报;2011年
2 菲晏;以色列用牛血清蛋白生产纳米纤维[N];中国纺织报;2008年
3 记者 郑晓春;以用牛血清蛋白生产纳米纤维[N];科技日报;2008年
4 ;能发光的有机纳米纤维问世[N];今日信息报;2003年
5 ;日本开发出可高倍活性纳米纤维技术[N];今日信息报;2003年
6 陈如;纳米纤维素胶体走向产业化[N];中国化工报;2003年
7 邰举;韩国批量生产纳米纤维[N];科技日报;2005年
8 邱垚 汪南 记者 廖晓生;纳米纤维电池隔膜生产基地奠基[N];南昌日报;2011年
9 张伟;以色列用牛血清蛋白生产纳米纤维[N];中国纺织报;2009年
10 胡科;中科院超疏水性纳米纤维问世[N];中国化工报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 亢海刚;纳米纤维基载体材料的静电纺丝制备及其功能化应用研究[D];华东理工大学;2010年
2 姚永毅;静电纺丝法制备聚合物纳米纤维及其应用[D];四川大学;2004年
3 贺媛;BaTiO_3纳米纤维湿度传感性能的研究[D];吉林大学;2011年
4 李尚禹;PAN纳米纤维膜及其载Ag复合物性能研究[D];吉林大学;2008年
5 王永芝;有机/无机纳米纤维的制备及其性能研究[D];吉林大学;2007年
6 赵一阳;高压静电纺丝技术构筑一维微纳米结构材料[D];吉林大学;2007年
7 徐雄立;新型医用敷料——明胶基抗菌纳米纤维水凝胶的制备及其环境影响研究[D];东华大学;2009年
8 吴宁;PVAc/TiO_2杂化纳米纤维的制备、结构与性能[D];江南大学;2010年
9 卢晓峰;功能材料一维微纳米结构的构筑与性质研究[D];吉林大学;2007年
10 王书刚;无机—有机荧光化合物/聚合物纳米复合材料的制备与表征[D];吉林大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 于洪全;悬臂式多金属氧酸盐纳米纤维的制备与表征[D];东北师范大学;2004年
2 马准;静电成型聚合物纳米纤维结晶行为与结晶结构的研究[D];东华大学;2011年
3 李正宇;静电纺丝技术制备稀土离子掺杂氢氧化镧纳米纤维与表征[D];长春理工大学;2009年
4 车红锐;静电纺丝技术制备稀土复合氧化物发光纳米纤维与表征[D];长春理工大学;2007年
5 瞿威;静电纺丝法制备锂离子电池用PVDF/PU纳米纤维隔膜[D];武汉理工大学;2011年
6 方旭;PEI/PVA纳米纤维膜及含纳米金复合纳米纤维的制备、表征及其应用[D];东华大学;2011年
7 陈小婷;静电纺丝技术制备多铁性YMnO_3纳米纤维与表征[D];兰州理工大学;2011年
8 王红莲;电纺纳米纤维运动学建模与仿真[D];厦门大学;2009年
9 魏丽明;聚合物-ZnO复合纳米纤维材料的制备及表征[D];东北师范大学;2010年
10 王晓琳;聚吡咙纳米纤维的制备与性能[D];黑龙江大学;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026