各向异性导电磁光三功能三色旗型纳米带阵列及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体说涉及一种各向异性导电磁光三功能三色旗型纳米带阵列及其制备方法。
【背景技术】
[0002]纳米带的制备与性质研宄目前是材料科学、凝聚态物理、化学等学科研宄的前沿热点之一。纳米带是一种用人工方法合成的呈带状结构的纳米材料，它的横截面是一个矩形结构，其厚度在纳米量级，宽度可达到微米级，而长度可达几百微米，甚至几毫米。纳米带由于其不同于管、线材料的新颖结构以及独特的光、电、磁等性能而引起人们的高度重视。
[0003]三色旗中三种条带颜色分别代表不同含义，例如法国国旗，三种条带颜色分别代表自由、平等和博爱。类似地，我们将三种化学组成在同一纳米带中具有明确三个分区纳米条带结构，分别具有三种特性，如一侧纳米条带具有发光功能，中间纳米条带具有导电性，另一侧纳米条带具有磁性，这样的纳米带称为三色旗型纳米带，该种特性结构纳米带具有光电磁三功能。如果采用特殊的接收装置，这些三色旗型纳米带可以定向排列，形成三色旗型纳米带阵列，这种具有光电磁三功能、结构新颖的三色旗型纳米带阵列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，这方面的研宄还未见报道。
[0004]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纳米粒子、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。稀土金属镇配合物Tb(BA)3phen，Tb3+为镇离子，BA为苯甲酸，phen为邻菲啰啉，因铽离子独特的电子构型而成为具有独特性能的发光材料，如发光强度高、稳定性好、荧光量子产率高、单色性好等优点，是一种广泛应用的荧光材料。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宄的热点之一。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。
[0005]已有的研宄已经证明，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Tb (BA)3Phen直接混合会显著降低其发光效果，因此要获得Tb (BA) 3phen良好的发光效果，必须使Tb (BA) 3phen与Fe3O4或PANI实现有效分离。如果将Tb (BA) 3phen分散于高分子聚甲基丙烯酸甲酯PMMA中制备成纳米带，作为三色旗型纳米带的一侧条带，则具有发光特性；将导电高分子聚苯胺PANI与PMMA混合制备成纳米带，导电PANI是连续的，保证了其的高导电性，作为三色旗型纳米带的中间条带，则具有导电特性；而将Fe3O4纳米晶与PMMA混合制备成纳米带，作为三色旗型纳米带的另一侧条带，则具有磁性，形成[Tb(BA)3phen/PMMA] // [PANI/PMMA] // [Fe304/PMMA]光电磁三功能三色旗型纳米带，“//”代表纳米条带平行并行排列，从而可以使Fe3O4和导电聚苯胺PANI与Tb(BA) 3phen实现了有效分离，获得良好的发光效果。如果采用特殊装置，还可以得到三色旗型纳米带阵列，这样沿着纳米带长度方向导电性强，而沿着垂直于纳米带方向和厚度方向的导电性弱，具有各向异性导电，这样就可以得到[Tb (BA) 3phen/PMMA] // [PANI/PMMA] // [Fe304/PMMA]各向异性导电磁光三功能三色旗型纳米带阵列，此种特殊的纳米结构，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。目前尚未见相关的文献报道。
[0006]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，在无机纤维制备技术领域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+= Eu 3+、Tb3+、Er3+、Yb3+/Er3+)、N1, Co3O4, Mn2O3> Mn3O4, CuO, S12, A1203、V2O5, ZnO、Nb2O5, MoO3>CeO2> LaMO3(Μ = Fe、Cr、Mn、Co、N1、Al)、Y3A15012、La2Zr2O7等金属氧化物和金属复合氧化物。Q.Z.Yu, et al.采用静电纺丝技术制备了聚苯胺PANI纳米纤维[Mater.Sc1.Eng.B，2008，150，70-76]。已有人利用静电纺丝技术成功制备了高分子纳米带[MaterialsLetters, 2007, 61:2325 - 2328 ； Journal of Polymer Science: Part B: PolymerPhysics, 2001, 39:2598 - 2606]。有人利用锡的有机化合物，使用静电纺丝技术与金属有机化合物分解技术相结合制备了多孔SnO2纳米带[Nanotechnology, 2007，18:435704]；有人利用静电纺丝技术首先制备了 PEO/氢氧化锡复合纳米带，将其焙烧得到了多孔SnO2纳米带[J.Am.Ceram.Soc., 2008, 91 (1): 257-262] ο董相廷等采用静电纺丝技术制备了稀土三氟化物纳米带[中国发明专利，申请号:201010108039.7]、二氧化钛纳米带[中国发明专利，授权号:ZL200810050948.2]和Gd3Ga5O12:Eu3+多孔纳米带[高等学校化学学报，2010，31 (7)，1291-1296]。董相廷等使用单个喷丝头、采用静电纺丝技术制备了 PAN/Eu(BA)3Phen复合发光纳米纤维[化工新型材料，2008, 36 (9)，49-52];王策等使用单个喷丝头、采用静电纺丝法制备了聚乙烯吡咯烷酮/四氧化三铁复合纳米纤维[高等学校化学学报，2006，27 (10) ,2002-2004] ；Qingbiao Yang, et al使用单个喷丝头、采用静电纺丝技术制备了 Fe203nanoparticles/Eu(DBM)3(Bath)复合双功能磁光纳米纤维[Journalof Colloid and Interface Science, 2010, 350, 396-401];董相廷等米用静电纺丝技术制备了 Fe304/Eu(BA)3phen/PVP 磁光双功能复合纳米纤维[Journal of NanoparticleResearch, 2012，14(10):1203-1209]和磁光双功能 Fe304/Eu(BA)3phen/PMMA 复合纳米带[国家发明专利，申请号:201110303031.0 ；Optical Materials, 2013，35 (3)，526-530]。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/PANI/PVP光电双功能复合纳米纤维[高等学校化学学报，2012，33 (8) ,1657-1662];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[国家发明专利，申请号:201210407369.5];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[国家发明专利，申请号:201110249651.0]。目前，未见利用静电纺丝技术制备[Tb (BA) 3phen/PMMA]//[PANI/PMMA]//[Fe304/PMMA]各向异性导电磁光三功能三色旗型纳米带阵列的相关报道。