[发明专利]一种二氧化硅包覆氟化钐管套线型纳米纤维的制备技术

说明书

本发明涉及一种二氧化硅包覆氟化钐管套线型纳米纤维的制备技术，属于一维纳米材料制备技术领域。本发明包括三个步骤：(1)配制纺丝液；(2)采用单轴静电纺丝技术制备PVP/[Sm(NO₃)₃+TEOS]原始复合纳米纤维；(3)制备SmF₃@Void@SiO₂管套线型纳米纤维，采用氟化氢铵为氟化剂，活性碳粒为辅助还原剂，在空气中将PVP/[Sm(NO₃)₃+TEOS]原始复合纳米纤维进行加热氟化处理，得到SmF₃@Void@SiO₂管套线型纳米纤维，具有良好的结晶性，直径为510±4nm，长度大于50μm。本发明的制备技术简单易行，可以批量生产，这种特殊结构的一维纳米材料具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一维纳米材料制备研究领域，具体说涉及一种二氧化硅包覆氟化钐管套线型纳米纤维的制备技术。

背景技术

管套线型纳米纤维的制备与性质研究，是材料科学、凝聚态物理、化学等学科的前沿热点研究领域之一。管套线型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管状材料，纳米管内嵌套纳米线，通常径向尺度为纳米量级，而长度则较大。由于管套线型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，因此具有更广泛的应用。

稀土氟化物声子能量低，具有良好的热稳定性和环境稳定性，被广泛用做发光材料基质、固体电解质、润滑剂、钢铁和有色金属合金添加剂、电极材料、化学传感器和生物传感器等。氟化钐也称为三氟化钐SmF₃广泛用于光学镀膜、光纤掺杂、激光晶体、单晶原料、激光放大器、催化助剂等。氧化硅或者称为二氧化硅SiO₂用途及其广泛，主要用于制造玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、气凝胶毡、硅铁、型砂、单质硅、水泥等。如果将三氟化钐SmF₃纳米线作为芯层，外面包覆二氧化硅SiO₂作为壳层，芯层和壳层之间有空隙构成中间层，中间层空隙用Void表示，这样就可以形成二氧化硅包覆氟化钐管套线型纳米纤维，标记为SmF₃@Void@SiO₂管套线型纳米纤维，@前面的物质为芯层，@后面的物质为包覆层，即@表示后面的物质包覆前面的物质。由于其特殊的一维纳米结构，这种材料将具有广阔的应用前景，目前未见SmF₃@Void@SiO₂管套线型纳米纤维的相关报道。