高压静电纺丝技术制备功能性无机纳米纤维及其性能研究

近年来,一维纳米纳米结构材料如纳米管,纳米线,纳米纤维因为具有基础的科学研究和潜在的技术应用而吸引了很多研究工作人员的兴趣。近年来,电纺技术是一种简单和通用的方法获得连续的微米级别一下的超细的天然或合成高分子、以及纳米颗粒和高分子复合纤维,也可以把高分子和无机盐的复合纤维煅烧后得到陶瓷的无机物纳米纤维。电纺过程中,通过对溶液供给系统的改进,可以得到具有Core-Shell结构或者中空的高分子或无机物纳米纤维,通过对接受装置的改进,可以得到单根或者高度取向的纳米纤维。这种制备无机纳米纤维具有很小的纳米尺寸的直径,高的比表面积以及纤维之间形成的纳米空隙结构,这种具有特殊结构的材料在各领域都有很好的应用价值电纺技术不仅仅在实验室的研究,在工业化生产方面都有很好的应用领域,可以作为广电,传感技术,催化,过滤以及医学方面的器件和产品。以及碳纤维材料的的方法。 本论文以电纺丝技术为基础,结合模板法和溶胶-凝胶技术,围绕着一维功能性纳米纤维制备和性能研究开展了以下六部分研究工作: (1)单组分无机氧化物纳米纤维的制备.以聚乙烯醇(PVA)为高分子,分别以醋酸镍、醋酸钴、醋酸铜、醋酸锰、醋酸镁和氯氧化锆反应制得前驱体,采用静电纺丝法制得聚乙烯醇(PVA)/无机盐的复合纤维,经焙烧后分别得到分布均匀、具有多孔结构的NiO、Co3O4、CuO、Mn3O4、MgO和ZrO2无机纳米纤维。 (2)无机复合氧化物纳米纤维的制备.以聚乙烯醇(PVA)为高分子,分别以无机盐醋酸镍和醋酸钴;水解得到SiO2和醋酸镍;水解得到SiO2和醋酸锌混合制得前驱体,采用静电纺丝法制得聚乙烯醇(PVA)/无机盐的复合纤维,经焙烧后分别得到分布均匀、NiCo2O4 ,NiO/SiO2, ZnO/SiO2无机复合纳米纤维。 (3)采用两步合成法制备了Ag/SiO2,Ag/TiO2复合纳米纤维。第一步分别用PVA/SiO2, PVP/Ti(OC4H9)4为前驱体,采用静电纺丝技术制备的纤维,经过高温煅烧后得到SiO2和纯锐钛矿相TiO2纳米纤维。第二步把无机物纤维,在银氨溶液中发生氧化还原反应得到不同银修饰的Ag/SiO2,Ag/TiO2复合纳米纤维。 (4)静电纺丝技术制备聚丙烯氰纳米纤维经过预氧化和碳化得到碳纤维纳米纤维,直接切成圆形的电极片,不需要在制片过程中使用导电剂和黏合剂,研究其在锂离子电池负极材料的性能。 (5)利用静电纺丝技术和溶胶-凝胶方法,可以制备高分子和无机盐类复合纤维,通过高分煅烧得到具有纤维特殊结构的生物玻璃,通过在SBF溶液的生长过程发现,制备的生物玻璃具有很好的生物活性。 (6)静电纺丝过程中,关于高度取向纳米纤维,核壳结构同轴纳米纤维,以及多喷嘴干产量的电纺热点问题的跟踪研究。