[发明专利]绿色发光电磁三功能两层复合纳米纤维膜及其制备方法

摘要

本发明涉及绿色发光电磁三功能两层复合纳米纤维膜及其制备方法，属于纳米材料制备技术领域。本发明包括四个步骤：(1)沉淀法制备油酸包覆的Fe₃O₄纳米晶；(2)沉淀法制备Tb(TTA)₃(TPPO)₂配合物；(3)配制纺丝液；(4)制备[Tb(TTA)₃(TPPO)₂/PVP]/[PANI/Fe₃O₄/PAN]绿色发光电磁三功能两层复合纳米纤维膜，采用单轴静电纺丝技术制备。所制备的绿色发光电磁三功能两层复合纳米纤维膜同时具有良好的绿色发光‑导电‑磁性三功能。本发明的方法简单易行，可以批量生产，这种新型的纳米结构材料具有广阔的应用前景。

主权项

1.绿色发光电磁三功能两层复合纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，采用单喷丝头静电纺丝技术，制备产物为[Tb(TTA)3(TPPO)2/PVP]/[PANI/Fe3O4/PAN]绿色发光电磁三功能两层复合纳米纤维膜，由Tb(TTA)3(TPPO)2/PVP绿色发光纳米纤维层和PANI/Fe3O4/PAN电磁纳米纤维层上下复合而成，两层复合纳米纤维膜同时具有绿色发光、导电和磁性三种功能，其步骤为：(1)沉淀法制备油酸包覆的Fe3O4纳米晶将5.4060g FeCl3·6H2O，2.7800g FeSO4·7H2O，4.04g NH4NO3和1.9000g分子量为20000的聚乙二醇溶于100mL去离子水中，加热至50℃并通入氩气30min，然后缓慢滴加氨水至溶液的pH值为11，继续通氩气20min得到黑色悬浊液，将此悬浊液磁分离后，用无水乙醇和去离子水依次洗涤三次，将产物置于60℃的真空干燥箱中干燥12h，得到直径为8‑10nm的Fe3O4纳米晶；取2.0000g所制备的Fe3O4纳米晶分散在已通入30min氩气的100mL去离子水中并超声分散20min，然后将溶液在氩气保护下加热到80℃，并加入1mL油酸，然后继续反应40min，将所得到的沉淀进行磁分离，去除水层并将沉淀在60℃真空干燥箱中干燥6h，得到油酸包覆的Fe3O4纳米晶；(2)沉淀法制备Tb(TTA)3(TPPO)2配合物将1.8690g Tb4O7粉末溶解于20mL浓硝酸中，加热蒸干除去多余的硝酸得到Tb(NO3)3·6H2O晶体，加入20mL无水乙醇，配制成Tb(NO3)3的乙醇溶液；将6.6670g 2‑噻吩甲酰三氟丙酮HTTA和5.5680g三苯基氧化膦TPPO共同溶于100mL的无水乙醇中，再将所制备的Tb(NO3)3乙醇溶液缓慢加入其中，调节溶液的pH值为6.5‑7.0之间，加热至60℃，搅拌3h，将所得到的沉淀用水和无水乙醇依次洗涤3次，将产物放在60℃烘箱中干燥12h，得到Tb(TTA)3(TPPO)2粉末；(3)配制纺丝液将0.1000g Tb(TTA)3(TPPO)2加入到4.5000g DMF中，溶解后加入1.0000g分子量为90000的聚乙烯吡咯烷酮PVP，磁力搅拌24h，得到纺丝液I；将0.9000g油酸包覆的Fe3O4纳米晶加入到7.000g DMF中，超声分散20min，再加入0.9000g分子量为86000的聚丙烯腈PAN，于60℃下搅拌5h，将其溶解得到均匀的胶状液，再加入0.6300g苯胺ANI和0.7856g樟脑磺酸CSA，磁力搅拌2h，将1.5437g过硫酸铵APS溶解在2.0000g DMF中，磁力搅拌2h，将这两份溶液放入5℃的冰箱中冷藏1h，之后将这两份溶液在冰水浴中混合，磁力搅拌3h后，将混合液放入5℃的冰箱中冷藏24h，得到纺丝液II；(4)制备[Tb(TTA)3(TPPO)2/PVP]/[PANI/Fe3O4/PAN]绿色发光电磁三功能两层复合纳米纤维膜将纺丝液I注入一支带有1mL塑料喷枪头的5mL注射器中，高压直流电源的正极与注射器内铜丝电极相连，负极与接收装置铁丝网相连，采用竖喷方式，喷枪头与铁丝网的距离为10cm，纺丝电压为13kV，环境温度为20‑25℃，相对湿度为20％‑50％，进行静电纺丝得到Tb(TTA)3(TPPO)2/PVP发光纳米纤维膜，待纺丝液I耗尽后，将纺丝液II注入到注射器中，继续进行静电纺丝，在Tb(TTA)3(TPPO)2/PVP发光纳米纤维膜上得到PANI/Fe3O4/PAN电磁纳米纤维膜，随着溶剂的挥发，最终得到[Tb(TTA)3(TPPO)2/PVP]/[PANI/Fe3O4/PAN]绿色发光电磁三功能两层复合纳米纤维膜，Tb(TTA)3(TPPO)2/PVP绿色发光纳米纤维层的平均厚度为122.59μm，PANI/Fe3O4/PAN电磁纳米纤维层的平均厚度为300.63μm；在357nm的紫外光激发下，[Tb(TTA)3(TPPO)2/PVP]/[PANI/Fe3O4/PAN]绿色发光电磁三功能两层复合纳米纤维膜中发光一侧发射出主峰位于545nm的明亮绿光；[Tb(TTA)3(TPPO)2/PVP]/[PANI/Fe3O4/PAN]绿色发光电磁三功能两层复合纳米纤维膜中导电一侧的平均电导率为5.12×10‑3S·cm‑1；[Tb(TTA)3(TPPO)2/PVP]/[PANI/Fe3O4/PAN]绿色发光电磁三功能两层复合纳米纤维膜的饱和磁化强度为3.785emu/g，所制备的两层复合纳米纤维膜具有良好的绿色发光导电磁性三功能。