静电纺纤维表面金膜的生长及其性质研究

论文摘要

信息技术、生物技术和纳米技术是对人类未来产生巨大影响的三大技术,而纳米技术在未来的发展中,将成为信息技术与生物技术研究发展的重要技术支撑和基础。高压静电纺丝法即聚合物喷射静电拉伸纺丝法,是一种制备超细纤维的重要方法。本文选用静电纺丝技术来制备纳米复合纤维。相对于普通纤维,由电纺纤维构成的纳米纤维膜具有较大的比表面积。我们以此纤维为载体,用化学镀技术在复合纤维表面镀金,并研究了聚合物/金纳米复合纤维的表观形态和性质。（1）用静电纺丝技术制备得到聚丙烯腈/有机金盐杂化纤维,金盐的含量分别为3.2%和25%（w/w）。经硼氢化钠还原后,杂化纤维中的金盐被还原为金纳米粒子。用溶液沉积法在聚丙烯腈纤维上生成一层连续的薄金膜。并对镀金纤维膜的结构进行了表征。随着纤维上沉积的金纳米粒子的增加,纤维膜的电导率也不断增加。当有机纤维含有金晶种越多,在纤维表面形成的金膜越平滑连续,金晶种越少,形成的金膜越粗糙。以镀金纤维膜为电极在碱性溶液中研究了其对甲醇电催化氧化的性能,结果说明镀金纤维膜电极的三维结构使它们的电催化活性比纯金电极高;并且具有光滑镀金层的纤维膜电极的电催化活性比具有粗糙镀金层的纤维膜高。（2）用静电纺丝技术制备了含有不同量金纳米粒子的聚丙烯腈纤维。用金纳米粒子作为晶种,将溶液中的氯金酸自催化还原,使连续的金薄膜沉积在聚丙烯腈纤维上。金属化纤维膜的电导率会随着纤维膜上沉积的金量的增加而增大。镀金纤维膜经过热处理后,纤维形态发生变化,其电导率在280℃和600℃时热处理后都有所增大,在900℃时热处理后急剧减小。热处理后的材料的形态不仅与热处理的温度有关,而且与杂化纤维中的金纳米粒子数量以及镀金量有关。（3）用静电纺丝技术制备得到聚甲基丙烯酸甲酯/金盐的纳米纤维。用硼氢化钠把金盐还原为金纳米粒子,用金纳米粒子作晶种,将镀液中的氯金酸自催化还原,在聚甲基丙烯酸甲酯纤维上沉积连续的薄金膜。金属化纤维膜的电导率随着纤维膜上沉积金量的增加而增加。镀金纤维膜经热处理后,生成了亚微米级的金纤维。（4）用静电纺丝技术制备得到聚甲基丙烯酸甲酯/金盐的纳米纤维。用硼氢化钠把金盐还原为金纳米粒子,用金纳米粒子作为晶种,在镀液中添加一定浓度的AgNO3用于改变纤维表面沉积金粒子的形态,这时刺状金粒子沉积在聚甲基丙烯酸甲酯纤维上。以罗丹明B为探针分子,研究了复合纤维膜作为表面增强拉曼基底的性能。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 综述
• 1.1 纳米材料简述
• 1.2 纳米纤维简介
• 1.3 静电纺丝技术
• 1.4 导电无机/高分子纳米复合材料的制备
• 1.5 化学镀技术
• 1.6 论文工作的提出和主要研究内容
• 参考文献
• 第二章 聚丙烯腈/金导电纤维膜的制备、表征及电化学性质研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 化学试剂
• 2.2.2 聚丙烯腈/金盐杂化纤维的制备
• 2.2.3 镀金纤维膜的制备
• 2.2.4 样品表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 聚丙烯腈纤维表面沉积的金膜的表征
• 2.3.2 镀金纤维膜电极对甲醇的电催化氧化性质
• 2.4 结论
• 参考文献
• 第三章 热处理对聚丙烯腈纤维表面镀金膜的影响
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 化学试剂
• 3.2.2 镀金杂化纤维膜的制备
• 3.2.3 样品表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 聚丙烯腈纤维表面沉积的金膜的表征
• 3.3.2 热处理后金膜的形态变化
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 聚甲基丙烯酸甲酯/金导电纤维膜的制备及表征
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 化学试剂
• 4.2.2 聚甲基丙烯酸甲酯/有机金盐杂化纤维的制备
• 4.2.3 镀金纤维膜的制备
• 4.2.4 样品表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 聚甲基丙烯酸甲酯/金纤维膜的表征
• 4.3.2 热处理后金膜的形态变化
• 4.4 结论
• 参考文献
• 第五章 刺状金粒子在聚甲基丙烯酸甲酯纤维膜表面的沉积及其用作表面增强拉曼基底的性质
• 5.1 前言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 化学试剂
• 5.2.2 聚甲基丙烯酸甲酯/金盐杂化纤维的制备
• 5.2.3 镀金纤维膜的制备
• 5.2.4 样品表征
• 5.3 结果与讨论
• 5.4 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢