掺锡氧化铟纳米纤维的形貌控制及其负载光纤的光电性能研究

摘要

ITO作为一种兼具透明、导电性能的材料，在光电技术领域具有非常重要的应用。本文通过离心纺丝和高温煅烧制备出不同结构的ITO纳米纤维，并将ITO纳米纤维膜附着在石英光纤表面，赋予光纤透明、导电、导光的性能，以期可以应用于传感检测等领域。利用热重分析(TG)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)、透射电镜(TEM)、比表面积分析(BET)等测试方法对ITO纳米纤维膜的热损失、形貌及组成、晶体结构和比表面积进行了分析；通过四探针测试仪、紫外分光光度计、亮度色度计、荧光分光光度计等对ITO纳米纤维膜及其负载光纤的光电性能进行了表征。本论文详细研究了纺丝液的无机物配比、煅烧温度等对ITO纳米纤维形貌、结构及其光电性能的影响。
　　采用离心纺丝法制备纳米纤维对纺丝液没有极性要求，可以制备出各种无机物含量的纳米纤维。无机物/PVP纳米纤维的制备过程中需要进行高温煅烧去除PVP，为了减少损失量，本论文试图增加 In(NO3)3·4.5H2O的质量分数配制纺丝液来制备ITO纳米纤维。观察不同PVP/In(NO3)3·4.5H2O质量比的ITO纳米纤维的形貌、晶体结构、比表面积和光电性能的变化趋势。结果表明，In(NO3)3·4.5H2O质量分数小的纺丝液制备出的ITO纳米纤维直径较细，纤维结构较致密，然而In(NO3)3·4.5H2O的质量分数较高的ITO纳米纤维直径较粗，且纤维呈现分层-多孔的形状。但是In(NO3)3·4.5H2O的质量分数对ITO纳米纤维膜的光电性能影响较弱。
　　离心纺丝法可制备出中空结构的ITO纳米纤维，煅烧温度的高低可以控制中空纤维的孔径和壁厚的大小。对不同煅烧温度下的ITO中空微纳米纤维的形貌和性能进行分析和表征可得，随着煅烧温度的增加，中空纤维的孔径增加，晶粒逐渐长大，比表面积增加。随着ITO中空微纳米纤维形貌的变化，其光电性能也随之发生变化。
　　论文最后选用自制的光纤收集装置，将ITO纳米纤维缠绕在石英光纤表面，探索了离心纺ITO纳米纤维与光纤复合的最佳纺丝液配比，并进行了光电性能的表征，为今后利用ITO-光纤制备各种类型的传感器提供了前期研究的基础。

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第一章 绪论

1.1 ITO纳米纤维的研究现状

1.2 中空纳米纤维的概述

1.3 ITO-光纤的应用

1.4 论文的研究内容

第二章 无机物浓度对离心纺ITO纳米纤维形貌及性能的影响

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 ITO中空微纳米纤维的制备及性能研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 ITO纳米纤维膜负载光纤的制备和光电性能表征

4.1 引言

4.2 实验过程

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读学位期间发表论文及专利情况

致谢