光功能化SiO2基复合纳米纤维的静电纺丝法制备及性能研究

摘要

目前，通过静电纺丝技术去制备纳米纤维是现有最简单高效的方法之一，并且运用此方法制备的纳米纤维具有比表面积高，孔隙度大，形貌均一等诸多特点。因此，引起了材料科学领域中科研人员的极大关注。目前，纺丝法获得的纳米纤维已在生物医疗、传感器、超疏水材料、环境和能源等领域都有了较广泛的应用。此外，无机固体发光材料已经被广泛应用在了各种显示、照明、信息储存放大以及医学诊断等许多领域，在现在的国民经济与人们的日常生活中都有着不可替代的作用。因此开发出新一代的高效、稳定、环境友好的发光材料将会有极其重要的意义。本论文以静电纺丝方法，在缺陷发光纳米纤维的设计合成、形貌控制、发光机理和应用等方面进行了一些探索性的研究。
　　本文主要研究了两种具有缺陷发光特性的复合纳米纤维材料：SiO2/HAP复合纳米纤维和SiO2/Al2O3复合纳米纤维。我们通过静电纺丝技术获得了直径在100 nm左右的SiO2/HAP复合纳米纤维，再经高温煅烧热处理后赋予样品缺陷发光的特性。在实验过程中，我们通过改变SiO2/HAP复合纳米纤维中Ca/Si比例，研究它的的形貌和发光性质的变化。我们以万古霉素为药物模型，我们研究了样品对药物的负载和缓释特性。另外，HAP已被证明是一种可降解的生物材料，因此我们还研究了样品在缓冲溶液中的降解性能和在细胞中的生物活性。研究证明，作为一种新的药物释放体系，具有多孔结构和缺陷荧光性质的SiO2/HAP纳米复合纤维在药物负载/控释以及疾病诊疗等领域表现出潜在的应用价值。以静电纺丝技术和后续煅烧方法成功的合成了SiO2/Al2O3复合纳米纤维，其直径大约为200 nm。在紫外光源激发下，合成的样品发出了明亮的蓝白光，具有了缺陷发光的特性。实验结果显示：在272 nm和306 nm两个区域的紫外光激发下样品都有较强的可见光发射。此外，我们还详细研究了不同Al/Si比对样品缺陷发光性质的影响，并讨论了其发光机机制。这类发光材料不含对环境和人体有害的元素，激发范围宽，且原料价格便宜，因此可以作为新型高效环境友好蓝白光发光材料。

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缩写及名称

第1章 绪 论

1.1引言

1.2 静电纺丝概述

1.2.1静电纺丝的原理

1.2.2 静电纺丝的发展史

1.2.3 影响静电纺丝的因素

1.2.4 静电纺丝的现状及发展前景

1.3 纺丝法制备的纳米纤维材料的应用

1.3.1纳米纤维在传感器领域的应用

1.3.2 纳米纤维在超疏水材料应用

1.3.3 纳米纤维在环境领域的应用

1.3.4 纳米纤维在能源领域的应用

1.3.5 纳米纤维材料的生物应用

1.3.6 小结

1.4 缺陷发光材料

1.5 论文主要内容

第2章SiO2/HAP复合纳米纤维的合成及药物缓释性能的研究

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 实验试剂与仪器

2.2.2 SiO2/HAP复合纳米纤维的制备

2.2.3 SiO2/HAP在缓冲溶液中的降解实验

2.2.4 细胞活性检测

2.2.5 万古霉素的负载与缓释

2.3 结果与讨论

2.3.1 样品的XRD图谱分析

2.3.2 样品的SEM和TEM图分析

2.3.3 样品的FT-IR 图谱分析

2.3.4 样品的发光性质

2.3.6 样品的生物相容性

2.3.7 样品降解性能分析

2.3.8 样品的药物缓释过程

2.4 小结

第3章 SiO2/Al2O3复合纳米纤维的合成及发光性能的研究

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 实验试剂和仪器

3.2.2 SiO2/Al2O3复合纳米纤维的制备

3.3 结果与讨论

3.3.1 样品的XRD图谱分析和EDX能谱分析

3.3.2 样品的FT-IR 图谱分析

3.3.3 样品的SEM图分析

3.3.4 样品的发光性质

3.4 小结

结语

参考文献

致谢

攻读学位期间取得的科研成果