靜電紡絲技術(shù)構(gòu)筑一維無機(jī)納米材料與性能研究.pdf

1、納米技術(shù)與生物技術(shù)、信息技術(shù)一起被列為21世紀(jì)的三大關(guān)鍵技術(shù)，隨著納米科技研究的不斷深入，納米線、納米管、納米帶、同軸納米電纜等一維納米結(jié)構(gòu)材料由于其有序陣列而具有獨(dú)特的性能，在電池和電極材料、化學(xué)及生物傳感、納米電子器件、過濾器、環(huán)境清潔、生物醫(yī)藥以及催化等領(lǐng)域起著重要的作用，具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。靜電紡絲技術(shù)具有成本低廉、操作簡便、合成步驟少，可重復(fù)性好，材料尺寸可控、組裝無機(jī)組分體系、合成過程綠色環(huán)保等優(yōu)勢，是制備一維納米材料的重要

2、方法。發(fā)展靜電紡絲技術(shù)，不斷創(chuàng)新、開發(fā)與信息、生物技術(shù)、能源、環(huán)境、先進(jìn)制造技術(shù)和國防的高速發(fā)展相適應(yīng)的一維納米新材料、新產(chǎn)品，將具有十分重要意義。
　　本論文中將靜電紡絲技術(shù)應(yīng)用到一維功能性納米材料的制備中，通過采用同軸靜電紡絲技術(shù)，制備了單壁納米管、同軸雙壁納米管、同軸納米電纜、三層同軸納米電纜等一維結(jié)構(gòu)的納米材料，系統(tǒng)研究了材料的結(jié)構(gòu)、光催化及電化學(xué)性能，對其形成機(jī)理進(jìn)行了分析，獲得了一些新穎而有價(jià)值的研究結(jié)果，為新型一維納

3、米材料的制備和性能研究奠定了一定的基礎(chǔ)。
　　1.通過設(shè)計(jì)并制作同軸二層噴嘴，采用靜電紡絲技術(shù)制備了TiO2納米管、CeO2納米管，用現(xiàn)代分析測試技術(shù)對樣品進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，所得納米管直徑約為270～920nm、管壁厚度約為80～200nm。對納米管的形成機(jī)理進(jìn)行了分析。研究了對羅丹明B溶液的光催化性能，管式結(jié)構(gòu)納米材料較高的催化活性無疑是光催化應(yīng)用的最佳選擇?？疾炝薚iO2納米管的電化學(xué)性能，為進(jìn)一步研究一維納米電極材料奠定

4、了一定基礎(chǔ)。該方法可用于制備其他一維管式無機(jī)納米材料。
　　2.通過同軸二層噴嘴，采用靜電紡絲技術(shù)合成了ZnO@CeO2同軸納米電纜，殼層為CeO2，芯層為ZnO，電纜直徑約為80～90nm、芯層直徑約為54～60nm、殼層厚度約為13～15nm。對ZnO@CeO2納米電纜的形成機(jī)理進(jìn)行了分析。研究了對羅丹明B溶液的光催化性能。ZnO@CeO2納米電纜具有較高的光催化活性，是獲得高效光催化劑的有效途徑之一。
　　3.通過設(shè)計(jì)

5、并制作同軸三層噴嘴，采用靜電紡絲技術(shù)成功構(gòu)筑了SiO2@ZnO@SiO2、SiO2@Zn2SiO4@SiO2和ZnO@SnO2@TiO2三層同軸納米電纜。電纜直徑約為680～730nm、芯層直徑約為190～270nm、中間夾層厚度約為75～120nm、殼層厚度約為90～170nm。對三層同軸納米電纜形成機(jī)理進(jìn)行了分析。研究了SiO2@ZnO@SiO2三層同軸納米電纜的電學(xué)性質(zhì)，SiO2@ZnO@SiO2三層同軸納米電纜具有更好的絕緣性能

6、。首次研究了ZnO@SnO2@TiO2三層同軸納米電纜的半導(dǎo)體光催化性能，討論了ZnO@SnO2@TiO2三層同軸納米電纜的光催化機(jī)理。ZnO@SnO2@TiO2三層同軸納米電纜對羅丹明B的光催化活性優(yōu)于單一組分和雙組分納米纖維的光催化性能。該研究為獲得新型復(fù)合半導(dǎo)體光催化劑提供了新方法。
　　4.首次通過同軸三層噴嘴，采用靜電紡絲技術(shù)合成了TiO2@SiO2、SnO2@TiO2、ZnO@TiO2和ZnTiO3@TiO2同軸納米管