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静电纺丝技术制备一维氧化物纳米材料

杨兴华  
【摘要】:本文通过溶胶-凝胶过程,采用静电纺丝技术技术,以聚乙烯醇(PVA Mn=80000)和各种无机盐为前驱物,制备了 ZnO、CeO_2、α-Fe_2O_3等单组分纳米纤维和 NiO/ZnO 和 Cr_2O_3/Al_2O_3等复合组分纳米纤维,为一维无机纳米材料的制备提供了一条崭新的途径。 系统研究了材料制备的各种过程因素对纤维形貌、尺寸、均匀度等特性的影响,发现 PVA 浓度、乙醇的加入、无机盐的含量以及接收距离、电压和热处理的升温速率是影响纤维特性的主要因素。PVA 的最佳浓度约为 5-6%,浓度过小,纤维呈念珠状,浓度过大,纤维直径分布不均,成丝速率低;乙醇的加入降低了溶液的表面张力(有利于在液滴表面形成喷射流),同时使纤维直径变大;无机盐含量增大引起了直径的显著增大,并最终使纤维出现了类似“吸潮”的现象;接收距离及电压的增加都会使纤维直径减小,但电压过大会使直径分布不均;热处理过程中升温过快会使纤维断裂,不利于纤维形貌的保持,升温速率应控制在50°C/h 以下。 采用扫描电镜、红外光谱、拉曼光谱、X 射线粉末衍射、差热-热重等分析手段对样品进行了表征。结果表明,经过对各种有机-无机杂化纤维进行热处理,得到了纯净的 ZnO、CeO_2、α-Fe_2O_3等单组份纳米纤维和 NiO/ZnO 和 Cr_2O_3/Al_2O_3复合组分纳米纤维,这些纤维形貌为规则的一维结构,直径为 50-150nm,直径分布均匀。


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