静电纺丝技术制备二氧化钛纳米材料与表征

论文摘要

在过去的十年中,静电纺丝技术作为一种简单而又快捷地制备一维纳米-亚微米材料的方法获得了迅速的发展,并逐渐成为纳米材料研究领域的热点。静电纺丝是基于高压静电场下导电流体产生高速喷射的原理发展而来,其基本过程是:聚合物溶液或熔体在几千至几万伏的高压静电场下克服表面张力而产生带电喷射流,溶液或熔体射流在喷射过程中干燥,并保持一定电荷量,最终落在接收板上形成纤维。静电纺丝制成的超细纤维膜具有多孔结构及较高的比表面积,在过滤、纳米复合材料、伤口敷料以及组织上支架等方面具有许多潜在的用途。本文采用溶胶-凝胶法配制出有一定粘度的前驱溶液,采用静电纺丝技术成功地制备出PVP（K30）/Ti（SO4）2、PVP（K90）/Ti（SO4）2复合纤维以及PVP（K90）+PMMA/ Ti（OC4H9）4、PMMA/Al（（CH3）2CHO）3纳米带,经过高温焙烧成为多孔空心二氧化钛纳米纤维、柔性二氧化钛纳米纤维、二氧化钛纳米带以及氧化铝纳米带。对工艺条件的影响进行了系统的研究,发现PVP（PMMA）浓度、电压、固化距离和无机盐的含量是影响复合纤维特性的主要因素。二氧化钛纳米纤维直径在100-200nm,长度为200μm。二氧化钛、氧化铝纳米带宽度在8-15μm,长度为200-300μm。利用XRD、TEM、SEM、TG-DTA、FTIR等手段对样品进行了表征。结果表明不同于以往所报道的单晶纳米纤维、纳米带,本实验中所制备的纳米纤维、纳米带呈现出典型的多晶结构,这种新结构纳米纤维、纳米带的合成为纳米材料的制备提供了一条新途径。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 2 的制备方法'>1.2 纳米TiO₂的制备方法
• 1.2.1 固相法
• 1.2.2 液相法
• 1.2.3 气相法
• 1.2.4 其他方法
• 2 的性质及应用'>1.3 纳米TiO₂的性质及应用
• 1.3.1 二氧化钛的性质
• 1.3.2 二氧化钛光催化剂的用途
• 2 纳米纤维的最新研究进展'>1.4 静电纺丝方法制备TiO₂纳米纤维的最新研究进展
• 1.4.1 涂布法制备二氧化钛纳米纤维
• 1.4.2 静电纺丝方法直接制备二氧化钛纳米纤维
• 1.4.3 二氧化钛纳米粒子掺杂制备复合二氧化钛纳米纤维
• 1.4.4 金属离子掺杂二氧化钛纳米纤维的制备
• 1.4.5 有序二氧化钛纳米纤维的制备
• 1.4.6 同轴静电纺丝方法制备空心二氧化钛纳米纤维
• 1.5 本实验的目的及意义
• 第二章 实验试剂、仪器及表征方法
• 2.1 主要实验试剂
• 2.2 实验设备与仪器
• 2.3 表征方法
• 2.3.1 透射电子显微镜（TEM）分析
• 2.3.2 扫描电子显微镜（SEM）分析
• 2.3.3 X 射线衍射（XRD）分析
• 2.3.4 生物显微镜分析
• 2.3.5 差热-热重分析
• 2.3.6 红外光谱分析
• 第三章 多孔空心二氧化钛纳米纤维的制备与表征
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 前驱体溶液的配制
• 3.2.2 静电纺丝方法制备多孔空心二氧化钛纳米纤维
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 最佳实验条件的确定
• 3.3.2 X 射线衍射分析（XRD）
• 3.3.3 差热-热重分析（TG-DTA）
• 3.3.4 红外光谱分析（FTIR）
• 3.3.5 纳米纤维形成机理
• 3.4 本章小结
• 第四章 柔性二氧化钛纳米纤维的制备与表征
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 前驱体溶液的配制
• 4）₂ 复合纤维的制备'>4.2.2 PVP/Ti（SO₄）₂复合纤维的制备
• 4.2.3 柔性二氧化钛纳米纤维的制备
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 差热-热重分析（TG-DTA）
• 4.3.2 X 射线衍射分析（XRD）
• 4.3.3 红外光谱分析（FTIR）
• 4.3.4 扫描电子显微镜（SEM）分析
• 4.3.5 柔性二氧化钛纳米纤维的形成机理
• 4.4 本章小结
• 第五章 二氧化钛纳米带的制备与表征
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 最佳实验条件的确定
• 5.3.2 差热-热重分析（TG-DTA）
• 5.3.3 X 射线衍射分析（XRD）
• 5.3.4 红外光谱分析（FTIR）
• 5.3.5 扫描电子显微镜（SEM）分析
• 5.3.6 透射电子显微镜（TEM）分析
• 5.3.7 能谱分析（EDS）
• 5.3.8 二氧化钛纳米带的形成机理
• 5.4 本章小结
• 第六章 三氧化二铝纳米带的制备与表征
• 6.1 引言
• 6.2 实验部分
• 6.3 结果与讨论
• 6.3.1 差热-热重分析（TG-DTA）
• 6.3.2 X 射线衍射分析（XRD）
• 6.3.3 红外光谱分析（FTIR）
• 6.3.4 扫描电子显微镜（SEM）分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论
• 7.1 多孔空心二氧化钛纳米纤维的制备与表征
• 7.2 柔性二氧化钛纳米纤维的制备与表征
• 7.3 二氧化钛纳米带的制备与表征
• 7.4 三氧化二铝纳米带的制备与表征
• 7.5 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录