静电场中功能性纳米材料的制备及其性能研究

摘要

纳米科技是近年来发展最快的科学技术之一，对当今社会和经济的发展都有着深远影响。纳米材料的制备，表征与应用是纳米科技的主要研究内容，利用纳米材料光，电，磁等特殊的性能制备功能性纳米材料也是科学工作者们研究的热点。
　　 静电技术操作简单，能连续不间断制备纳米材料，因为其制备的纳米材料具有大比表面积，高孔隙率，易接枝改性等特点，而广泛的应用在光电材料，催化材料，药物缓释，组织工程支架，纳米仿生等领域。
　　 本论文中利用静电纺丝和静电喷射2种静电技术，分别制备了负载型光催化材料和纳米仿生超疏水材料两种功能性纳米材料。具体来说，本论文主要包括以下二个部分:
　　 1.以商用P-25为原料，通过水热法和特殊的溶胶-凝胶法，将TiP2改性，制备了以TiO2为核，多孔性SiO2为壳的新型核壳结构纳米光催化剂TiO2
　　 SiO2，其中内核和外壳之间有2-3nm的纳米空间层，这一特殊的核壳结构使得将光催化剂负载到有机载体上成为可能。然后利用同轴静电纺丝的方法，将改性的TiO2负载到PVA纤维上，具体的操作为:将TiO2
　　 SiO2分散在乙醇溶液中作为壳层，将PVA溶解作为芯层，同轴静电纺丝后得到TiO2
　　 SiO2负载的PVA纤维膜。利用制各的纤维膜进行光催化反应，反应过程中无需搅拌具有较高的光催化活性，便于回收。
　　 2.利用同轴静电喷射的方法，制备了一种分级结构纳米粒子。在喷射过程中由于喷丝头物理的将内层和外层溶液分隔开，有利于外层SiO2分散液包裹内层的聚合物液滴，同时内层聚合物液滴不溶于外层溶剂，从而收缩，电场作用下喷射，溶剂挥发，形成SiO2包覆聚合物小球的分级结构纳米粒子，构造微纳结构，然后在小球表面修饰低表面能的氟硅烷，使界面具有超疏水的性能。
　　 静电技术是最接近生产工艺的技术方法，利用静电技术制备功能性纳米材料应用广泛，有很强的实际意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 功能性纳米材料发展

1．2．1 纳米光催化材料

1．2．2 纳米电催化材料

1．2．3 纳米仿生材料

1．2．4 纳米传感器

1．3 纳米功能材料的制各方法

1．3．1 化学气相沉积法

1．3．2 水热/溶剂热法

1．3．3 溶胶凝胶法

1．3．4 沉淀法

1．3．5 静电纺丝法

1．4 静电技术介绍

1．4．1 静电喷射

1．4．2 静电纺丝

1．5 选题的目的和意义

1．6 研究内容

第二章 静电场—同轴静电纺制备TiO2@@SiO2/PVA芯-壳纳米纤维及其光催化性能研究

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 主要试剂与仪器设备

2．2．2 实验内容

2．2．3 实验表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 TiO2@@SiO2核壳纳米粒子的制备表征

2．3．2 静电纺制备聚乙烯醇纤维膜载体(PVA)条件的确定

2．3．3 PVA溶液分别与TiO2@@SiO2和P-25型TiO2共混静电纺纤维膜制备

2．3．4 以TiO2@@SiO2为壳以PVA为核的同轴纺丝纤维膜的制备

第三章 静电场—同轴静电喷射制备P@SiO2分级结构纳米粒子及其超疏水性能研究

3．1 前言

3．2 超疏水理论介绍

3．3 实验部分

3．3．1 主要试剂与仪器设备

3．3．2 实验部分

3．3．3 实验表征

3．4 结果与讨论

3．4．1 单分散SiO2纳米粒子的制备表征

3．4．2 以PVA为例，制备PVA@SiO2分级结构纳米粒子

3．4．3 以PAN为例，制备PAN@SiO2分级结构纳米粒子

3．4．3 HF酸腐蚀PVA@SiO2和PAN@SiO2分级结构纳米粒子

3．5 应用

3．6 结论

第四章 总结和展望

4．1 总结

4．2 展望和不足

参考文献

硕士期间取得的成果

致谢