几种具有同轴结构的石墨烯/高分子复合纳米纤维膜的制备、表征及其性能研究

摘要

静电纺丝得益于其简单易操作，可使用的原料来源广泛，所制得的材料比表面积大、孔隙多而在组织工程、纳米电子器件、电池和电极材料、化学及生物传感器、催化剂、环境清洁等方面有着广泛的应用。石墨烯由于其极好的热、力、光学等性能也受到广泛的关注。因此，本研究运用静电纺丝技术，制备了PVA、PLA、PAN与GO的具有不同结构的复合纳米纤维膜。 本文首先通过对纺丝各种参数的调控，以及改变氧化石墨烯分散液的浓度，制备了三种不同高分子与GO的同轴、混纺的复合纳米纤维。通过TEM、SEM、Raman、DTG等表征手段对复合纳米纤维进行表征。结果显示，纤维表面光滑，直径均匀，无明显氧化石墨烯漏出，在Raman光谱中有明显的氧化石墨烯特征峰，说明GO被成功包覆或混合其中。氧化石墨烯的掺入有效提高了纤维的热稳定性，即使采用不同的纺丝技术，相同含量的GO，对热稳定性的提升效果相似。氧化石墨烯的掺入影响着纤维膜的力学性能，当GO含量相同时同轴纺丝的纤维膜力学性能明显优于混纺。 另外，本文通过向PLA体系中添加RhB等荧光染料探讨材料的载释药性能，GO的加入提高了PLA体系药物的释放量，同轴技术则有效抑制了载药纤维的暴释现象。向PAN体系中加入Pt、Fe来探讨材料的性能。FePt合金在PAN体系的含量过低使得退火后的材料电催化性能不佳。Fe的分布方式和退火温度影响着降解效率。退火温度600℃和1000℃时的降解效率优于800℃，混纺降解速率更高，但从长久来看，催化效率是相同的，显示了鞘层对零价铁的保护作用。

目录

声明

第一章 绪论

1.1静电纺丝及同轴技术

1.1.1静电纺丝技术概述

1.1.2静电纺丝的影响因素

1.1.3静电纺丝的材料

1.1.4静电纺丝的应用

1.1.5同轴静电纺丝技术

1.2石墨烯简介

1.2.1石墨烯及其衍生物的制备方法

1.2.2氧化石墨烯的性能

1.2.3氧化石墨烯在静电纺丝中的应用

1.3本论文的研究意义及研究内容

1.3.1研究意义

1.3.2主要研究内容

第二章 复合纳米纤维膜的制备及表征

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 实验试剂与仪器

2.2.2 静电纺丝法制备复合纳米纤维膜

2.2.3静电纺丝法制备的复合纳米纤维膜的表征

2.3 结果与讨论

2.3.1氧化石墨烯的XRD和红外表征

2.3.2 PVA/GO复合纳米纤维膜

2.3.3 PLA/GO复合纳米纤维膜

2.3.4 PAN/GO复合纳米纤维膜

2.4 本章小结

第三章 基于PLA/GO复合纳米纤维膜的性能研究

3.1前言

3.2实验部分

3.2.1实验试剂与仪器

3.2.2 以RhB为药物模型的PLA/GO复合纳米纤维膜的制备

3.2.3 复合纳米纤维膜表征

3.3 结果与讨论

3.3.1 PLA/GO/RhB的荧光分析

3.3.2 PLA/GO/RhB载释药性能研究

3.4 本章小结

第四章 基于PAN/GO复合纳米纤维膜的性能研究

4.1 前言

4.2 实验部分

4.2.1 实验试剂与仪器

4.2.2 FePt/PAN/GO复合纳米纤维膜的制备及其电化学性能研究

4.2.3 Fe/PAN/GO复合纳米纤维膜的制备及其染料降解性能研究

4.3结果与讨论

4.3.1形貌分析

4.3.2 XRD和拉曼光谱分析

4.3.3 FePt/PAN/GO复合纳米纤维膜电化学性能评估

4.3.4 Fe/PAN/GO复合纳米纤维膜的性能探讨

4.4 本章小结

结论

致谢

参考文献

硕士研究期间的研究成果