[发明专利]一种光电磁三功能两股并行纳米纤维束

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体说涉及一种光电磁三功能两股并行纳米纤维束及其制备方法。

背景技术

纳米纤维是指在材料的三维空间尺度上有两维处于纳米尺度的线状材料，通常径向尺度为纳米量级，而长度则较大。由于纳米纤维的径向尺度小到纳米量级，显示出一系列特性，最突出的是比表面积大，从而其表面能和活性增大，进而产生小尺寸效应、表面或界面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等，并因此表现出一系列化学、物理如热、光、声、电、磁等方面的特异性。在现有技术中，有很多制备纳米纤维的方法，例如抽丝法、模板合成法、分相法以及自组装法等。此外，还有电弧蒸发法，激光高温烧灼法，化合物热解法。这三种方法实际上都是在高温下使化合物或单质蒸发后，经热解或直接冷凝制得纳米纤维或纳米管，从本质上来说，都属于化合物蒸汽沉积法。

两股并行纳米纤维束是一种新型结构的纳米纤维材料，由两股纳米纤维粘在一起形成两股并行纳米纤维束，每股纳米纤维具有不同的功能，如一股纤维具有发光功能，另一股纤维具有导电和磁性，这种具有光电磁三双功能、结构新颖的两股并行纳米纤维束将在未来纳米结构器件和医疗诊断治疗中具有重要的应用前景，这方面的研究还未见报道。

聚苯胺PANI由于其容易合成、电导率高和环境稳定性好等优点，已经成为导电聚合物领域研究的热点之一。人们已经合成了纳米线、纳米棒、纳米管和纳米纤维等一维纳米结构的聚苯胺PANI[J.R.Araujo,C.B.Adamo and Marco-A.De Paoli,Chem.Eng.J.,2011,174,425-431；J.Huang,S.Virji,B.H.Weiller and R.B.Kaner,Chem.Eur.J.2004,10,1314–1319；Q.Z.Yu,M.M.Shi,M.Deng,M.Wang and H.Z.Chen,Mater.Sci.Eng.B,2008,150,70-76]。

稀土铽配合物Tb(BA)₃phen，Tb³⁺为铽离子，BA为苯甲酸根，phen为邻菲啰啉，因铽离子独特的电子构型而成为具有独特性能的发光离子，Tb(BA)₃phen具有发光强度高、稳定性好、荧光量子产率高、单色性好等优点，是一种广泛应用的稀土荧光材料。

四氧化三铁Fe₃O₄是一种重要而广泛应用的磁性材料。人们已经采用多种方法，如沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、水热与溶剂热法、热分解法、静电纺丝法等方法成功地制备出了Fe₃O₄纳米晶、纳米棒、纳米线、纳米膜、杂化结构、核壳结构纳米颗粒等纳米材料，技术比较成熟。

已有的研究已经证明，当磁性化合物Fe₃O₄或者深颜色的导电聚苯胺PANI与稀土配合物Tb(BA)₃phen直接混合会显著降低其发光效果，因此要获得Tb(BA)₃phen良好的发光效果，必须使Tb(BA)₃phen与Fe₃O₄或PANI实现有效分离。如果将Fe₃O₄纳米晶和导电高分子聚苯胺PANI与PVP混合制备成纳米纤维，导电PANI是连续的，保证了其的高导电性，作为两股并行纳米纤维束中的一股纤维，这股纤维将具有导电性和磁性，而将Tb(BA)₃phen分散于高分子PVP中制备成纳米纤维，作为两股并行纳米纤维束中的另一股纤维，这股纤维将具有发光性能，从而可以使Fe₃O₄或者导电聚苯胺PANI与Tb(BA)₃phen实现了有效分离，这样就可以得到性能良好的光电磁三功能两股并行纳米纤维束。