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_2

文档序号:8219153阅读:来源:国知局
[0007]利用静电纺丝技术制备纳米材料时,原料的种类、高分子模板剂的分子量、纺丝液的组成、纺丝过程参数和喷丝头的结构对最终产品的形貌和尺寸都有重要影响。本发明采用静电纺丝技术,喷丝头由三个12#截平的直径相同的注射器针头靠在一起组成的并列三喷丝头,外面再套上一个塑料喷枪头构成,以Tb (BA) 3phen配合物、PMMA、N,N- 二甲基甲酰胺DMF和氯仿01(:13的混合液为第一种纺丝液,将苯胺、樟脑磺酸、过硫酸铵、PMMA, DMF、CHCl 3混合,待苯胺聚合成聚苯胺后构成第二种纺丝液,将油酸包覆的Fe3O4纳米晶、PMMA, DMF和CHCl3的混合液作为第三种纺丝液,控制纺丝液的粘度至关重要,在最佳的工艺条件下,得到结构新颖的[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。

【发明内容】

[0008]在【背景技术】中使用了单个喷丝头、采用静电纺丝技术制备了金属氧化物和金属复合氧化物纳米纤维和纳米带、聚乙烯吡咯烷酮/四氧化三铁复合纳米纤维、PAN/Eu(BA)3Phen复合发光纳米纤维、聚苯胺PANI纳米纤维、Eu (BA) 3phen/PANI/PVP光电双功能复合纳米纤维、Fe304/Eu (BA) 3phen/PVP 和 Fe203nanoparticles/Eu (DBM) 3(Bath)复合双功能磁光纳米纤维、磁光双功能Fe304/Eu(BA)3phen/PMMA复合纳米带,Eu (BA) 3phen/PVP//PANI/PVP光电双功能两股并行纳米纤维束和Fe304/PVP//Eu(BA)3phen/PVP磁光双功能两股并行复合纳米纤维束。所使用的原料、模板剂、溶剂和最终的目标产物与本发明的方法有所不同。本发明采用静电纺丝技术,使用并列三喷丝头制备了结构新颖的[Tb(BA)3Phen/PMMA] Il [PANI/PMMA] // [Fe304/PMMA]各向异性导电磁光三功能三色旗型纳米带阵列,为纳米带领域增加了一种新形貌新结构的纳米带材料。
[0009]本发明是这样实现的,首先采用沉淀法制备出Tb (BA)3Phen配合物和油酸包覆的Fe3O4纳米晶,以Tb(BA) 3phen、PMMA, DMF和01(:13的混合液作为第一种纺丝液,将苯胺、樟脑磺酸、过硫酸铵、PMMA, DMF、CHCV混合,待苯胺聚合成聚苯胺后构成第二种纺丝液,将油酸包覆的Fe3O4纳米晶、PMMA、DMF和CHCl 3的混合液作为第三种纺丝液,控制纺丝液的粘度至关重要。采用并列三喷丝头、应用静电纺丝技术进行静电纺丝,在最佳的工艺条件下,获得[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。其步骤为:
[0010](I)沉淀法制备油酸包覆的Fe3O4纳米晶
[0011]将5.4060g FeCl3.6Η20,2.7800g FeSO4.7Η20,4.04g NH4NO3和 1.9g 分子量为20000的聚乙二醇溶于10mL去离子水中,加热至50°C并通入氩气30min,然后缓慢滴加氨水至溶液的PH值为11,继续通氩气20min得到黑色悬浊液,将此悬浊液磁分离后,用无水乙醇和去离子水依次洗涤三次,将产物置于60°C的真空干燥箱中干燥12h,得到直径为
8-10nm的Fe3O4纳米晶;取1.5000g所制备的Fe304纳米晶分散在已通入30min氩气的10mL去离子水中并超声分散20min,然后将溶液在氩气保护下加热到80°C,并加入ImL油酸,然后继续反应40min,将所得到的沉淀进行磁分离,去除水层并将沉淀在60°C真空干燥箱中干燥12h,得到油酸包覆的Fe3O4纳米晶;
[0012](2)沉淀法制备Tb (BA) 3phen配合物
[0013]将1.8693g Tb4O7溶于1mL浓硝酸中,加热蒸干得到Tb (NO 3) 3晶体,加入20mL无水乙醇,配制成Tb (NO3)3的乙醇溶液;将1.8320g苯甲酸和0.9910g邻菲啰啉加入到50mL无水乙醇中配制成混合配体溶液,加热到50-60°C,在不断搅拌的情况下将Tb (NO3) 3的乙醇溶液逐滴加到混合配体溶液中,再加入浓NH3.H2O调节pH为6-6.5之间,继续反应3h,所得沉淀依次用水和乙醇洗涤3次,最后在干燥箱中60°C下干燥12h,得到Tb (BA)3Phen配合物;
[0014](3)制备聚甲基丙烯酸甲酯PMMA
[0015]称取10g甲基丙烯酸甲酯MMA和0.1g过氧化二苯甲酰ΒΡ0,加入到带有回流装置的250mL三颈瓶中并搅拌均匀,将上述溶液在90-95°C的温度下剧烈搅拌并回流至溶液有一定粘度,当其粘度与甘油相近后,在继续搅拌的同时停止加热并自然冷却到室温,之后将上述溶液灌注到试管中,灌注高度为5-7cm,灌注完毕后静置2h至试管内的溶液没有气泡,然后将上述试管转移到50°C干燥箱中放置48h,试管内的液体硬化为透明的固体,最后将干燥箱温度提高至110°C并保温2h,使聚合反应结束,然后自然冷却至室温,得到聚甲基丙烯酸甲酯PMMA ;
[0016](4)配制纺丝液
[0017]在9.3750g氯仿和0.6250g DMF的混合溶剂中,加入0.5g PMMA和
0.0500gTb (BA) 3phen配合物并搅拌48h,得到纺丝液I ;在9.3750g氯仿和0.6250g DMF的混合溶剂中,加入0.1500g苯胺和0.1873g樟脑磺酸并搅拌2h后,加入0.3676g过硫酸铵搅拌30min,然后将混合溶液放入5°C的冰箱冷藏室中24h,得到纺丝液II ;在9.3750g氯仿和0.6250g DMF的混合溶剂中,加入0.5g PMMA和2.0g油酸包覆的Fe3O4纳米晶并搅拌48h,得到纺丝液III ;
[0018](5)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
[0019]采用三支分别都带有截平的12#不锈钢针头的5mL注射器,将其中两只注射器所带的不锈钢针头分别弯曲30°角,然后将这两根不锈钢针头分别摆放到另一根不锈钢针头的左右两边,使三根不锈钢针头的尖端紧密相邻并处于同一平面,最后采用一支ImL塑料喷枪头套在三根并行不锈钢针头上,使三根不锈钢针头的尖端处于塑料喷枪头的中间部分,将纺丝液1、II和III分别注入到三个注射器中,其中纺丝液II注入到中间的注射器中,采用竖喷方式,接收装置为一个水平放置的长20cm,直径为7cm的圆柱形铝制转筒,转速为1500r/min,纺丝电压为6kV,针尖与收集转筒间距为12cm,环境温度为26°C,相对湿度为 20% -30%,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。
[0020]在上述过程中所制备的[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,由定向排列的三色旗型纳米带组成,每根三色旗型纳米带的宽度为10 μπι,厚度小于I μπι,长度大于5mm ;在338nm的紫外光激发下,发射出主峰位于545nm的明亮绿光;三色旗型纳米带阵列表面上沿着纳米带长度方向导电性强,平均电导率为6.325 X 10_4S/cm,而沿着垂直于纳米带长度方向导电性弱,平均电导率为
1.28X 10_12S/Cm,沿着三色旗型纳米带厚度方向的平均电导率为3.5X 10_9S/Cm,具有各向异性导电;饱和磁化强度为9.80emu/g,所制备的三色旗型纳米带阵列具有良好的发光、导电各向异性和磁性三功能,实现了发明目的。
【附图说明】
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