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一维纳米功能材料的静电纺丝制备及其性能研究

何典  
【摘要】: 静电纺丝技术在一维纳米材料的合成方面具有显著的优势,具有传统一维纳米材料合成方法无法比拟的优点。本论文将发挥静电纺丝技术简单快捷、大规模合成、在一维纳米材料尺寸和微结构等方面可进行调控,以及对无机组分能进行一定程度的组装的优势,将静电纺丝技术应用到一维功能性纳米材料的制备中。通过静电纺丝技术使单分子表面增强拉曼活性的银纳米聚集体获得了链状排列,得到一种具有高活性的柔软的自支持的表面增强拉曼基底;合成了载附了银纳米颗粒的二氧化钛纳米线以及纳米管,研究了二氧化钛与银协同作用下的表面拉曼增强机理;改变聚合物种类,对超细碲纳米线进行包覆,得到不同类型的共轴纳米电缆。具体内容主要包括以下几个方面: 1、将单分子拉曼增强活性的银二聚体或银多聚体通过静电纺丝技术组装在聚乙烯醇纳米纤维内部成链状排列,从而得到一种具有高活性的柔软的自支持的表面增强拉曼基底。通过对纺丝时间以及银纳米颗粒的加入量进行调节,来寻找最优基底的合成条件。经过计算,这种银二聚体或多聚体的聚集状态,对硫代水杨酸分子的拉曼光谱的信号增强,具有巨大的贡献,增强因子高达109。对该基底的增强活性与其他类似基底进行了对比,同时检测了所得基底的重现性以及稳定性。结果表明,与其他传统表面增强拉曼基底相比,所合成的基底综合了高灵敏性、高重现性、高稳定性、大尺寸以及低花费等多种优点,无疑将成为拉曼增强基底日常应用的最佳选择。 2、通过静电纺丝技术得到二氧化钛纳米线或纳米管。对其表面进行官能团修饰,载附上银纳米颗粒,通过对二氧化钛与银摩尔比的调节,获得不同载附效果的银/二氧化钛的一维纳米结构。该银/二氧化钛的一维纳米材料对硫代水杨酸分子有显著的表面增强拉曼效应,通过对二氧化钛与银摩尔比的调节以及与其他基底进行表面增强拉曼效应比较,得出了该体系的增强机理由银纳米颗粒的电磁场增强机理以及银与二氧化钛协同作用产生电荷转移的化学增强机理共同构成。 3、采用静电纺丝技术对超细碲纳米线进行有序的组装,得到尺寸、结构可调、聚合物为外壳、超细碲纳米线为内核的共轴纳米电缆。在相容性好的壳层聚合物纤维中,碲纳米线沿着纤维的轴向方向高度分散、平行排列成多核结构;在相容性较差的壳层聚合物纤维中,碲纳米线聚集成束状。通过改变碲纳米线的加入量,能直接调控共轴纳米电缆内核的数量。所得共轴纳米电缆保持了碲纳米线原有的光致发光性能,且外层的聚合物对超细碲纳米线核层起到有效的保护作用,该共轴纳米电缆具有较长的寿命。


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