半导体纳米材料静电纺丝制备及性能的研究

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1、摘要半导体材料ZnO具有六角纤锌矿结构，在室温下直接带隙宽度为3．37eV的，激子束缚能高达60meV，远高于室温激活能。在光电、催化、传感、太阳能电池以及光电子器件等不同领域有着广阔的应用前景。本章基于静电纺丝技术制备出ZnO半导体纳米材料，主要进行了如下工作：由于纳米复合材料在基本性能上具有普通复合材料所具有的共同特点，也可综合发挥各种组分的协同效能，形成其中任何一种材料都不具备的性能。本文依据复合纳米材料各组分的协同效能，结合溶胶一凝胶技术和静电纺丝技术，将聚合物和功能材料复合，利用静电纺丝方法制备出复合材料的纳米纤维。实验过程中，我们

2、先后制备了PMMA／Alq3、PVK／Alq3、PVA／乙酸锌和PVP／乙酸锌复合纳米纤维，并分别对PMMA／Alq3、PVK／Alq3复合纤维的光学性能和能量转移特性进行了分析。实验中我们还将PVA／乙酸锌和PVP／乙酸锌复合纳米纤维热处理后用作种子层，然后再用水热法进行外延生长，制备出刷子状的ZnO纳米材料。通过比较分析，采用PVP／乙酸锌复合制备的实验过程更简单，更容易制备出复合纤维和刷子状ZnO材料。运用PVP／乙酸锌复合方法在用于电化学测量的金电极上制备出的刷子状ZnO纳米材料进行葡萄糖生物传感的研究。在PH7的PBS缓冲液中，带有

3、负电性的OOx通过静电吸附被固定在正电性的ZnO纳米棒上，从而构成葡萄糖生物传感器。实验结果表明，ZnO纳米棒可以有效地固定GOx并保持其生物活性。由于ZnO纳米棒的较大的比表面积、生物兼容性和较高的电子传输特性，因而可以对GOx的装载和稳定其生物活性提供一个有利的微观环境。关键字：静电纺丝ZnO8一羟基喹啉铝(Alq3)PVPPVA复合纤维葡萄糖生物传感AbstractAsawidebandgapsemiconductormaterialwitll3．37eVbandgapenergyand60meVexcitonbondageenergy

4、,thewurtzitestructuralzincoxide(ZnO)hasbroadapplicationprospectsindifferentareassuchascatalytic，sensing，optoelectronicdevicesandsolarcells．Inthischapter,thesemiconductorZnOnanomaterialswerefabricatedbasedonelectrospinning，malIllyforthefollowingwork：Nano．compositematerialsha

5、sacommoncharacteristicasgeneralcompositematerial，butalsoplaytheintegratedcollaborativeefficiencyofvariouscomponents．whichdonothaveanyoftheperformanceofamaterial．Eachcomponentincompositenano．materialshascollaborativeperformance．Itcombinedthes01．geltechnologyandelectrospinnin

6、g，andpreparedthecompositenanofibers．，nlecollaborativeperformanceofeachcomponentincompositefibersWasplaywell．Duringtheexperiment，wehavepreparedPMMA／AIq3，PVK／AIq3，PVA／zincacetateandPVP／zincacetatecompositenanofibers．111entheopticalpropertiesandenergytransfercharacteristicsoft

7、hePM删砧q3．PV删q3compositefiberswereanalysed．Inthisstudy．thePVA／zincacetateandPVP／zincacetatecompositefibcrswereusedasZnOseedstemplatesafterheattreatment,thenepitaxialgrowthtopreparebrush-likeZnOllano—materialsbyahydrothermalreaction．Bycomparison,preparationofPVP／zincacetateco

8、mplexprocessWasmoresimple，andmoreeasilytopreparedtheperfectcompositefibersandbrush