几种金属氧化物微纳米纤维的电纺制备及表征

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1、北京服装学院2006届硕士学位论文几种金属氧化物微／圣．fl米纤维的电纺制备及表征摘要本文通过对聚合物PVA和PVP的静电纺丝，系统研究了电纺丝各个工艺条件(如纺丝电压、固化距离和聚合物溶液浓度等)对电纺纤维形貌、尺寸、均匀度等特性的影响，并得到了这些聚合物电纺丝的最适宜条件。通过对两种聚合物纺丝工艺及纺丝状态的比较，最终确定以PVP作为制备金属氧化物微／纳米纤维作为基体。通过溶胶一凝胶过程，采用静电纺丝技术，以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和各种金属盐为前驱体，制备了ZnO、Ti02、Mn203等单组分纳米纤维，并首次制备了ZnO．TiO：复合组分的微，纳米纤维。文章采用差热一热重、

2、红外光谱、x射线衍射、扫描电镜和光电子能谱等分析方法对样品进行了表征。结果表明，经过对各种有机／无机复合纤维进行热处理，得到了纯的金属氧化物微／纳米纤维。这些纤维直径分布均匀，大约在200nm一600nm之间。关键词：静电纺丝；纳米纤维；Ti02；ZnO北京服装学院2006届硕士学位论文PREPARATl0NANDCHARACTEⅪZATl0N0FSO～IEMETALOXIDEMICR0／NANOFIBERSBYELECTROSPINN孙TGABSTRACTInthisthesis，PVAandPVPmicro／nanofiberswerepreparedbyelectrospi

3、nningtechniquesuccessfully．ThemorphologyoffiberswasdiscussedbyadjustingtechnicalconditionssuchastheconcentrationofPVAandPVP,thevoltage，thecapillaryscreendistance，andwegotthebesttechnicalconditionsofPVAandPVPnanofibersbyelectrospinningZinceoxide，titaniumdioxide，andtheircompositemicro／nanofiber

4、swerefabricatedbyelectrospinningtogetherwithsol-geltechnique．usingPVPandvariousofmetal-saltsasprecursors．Theproductswerecharacterizedbythermogravimetricanalysis(TGA),infraredspectra(IR)，X-raydiffraction(XRD)，scanningelectronmicroscope(SEM)Alltheresultsshowthatfourkindsoffavoritemicro／nanofibe

5、rswithhomogeneousdiametersof200-600nmanduniformmorphologywereobtained．KEYWORDS：electrospinning；micro／nanofibers；Zi02；ZnO2北京服装学院2006届硕士学位论文第一章绪论1．1引言20世纪中叶诺贝尔物理奖获得者RichardEFeynman在美国物理年会上作了极富预见性的报告：若从原子和分子水平上控制物质，将会出现新的作用力和新的效应}lJ。可以用小的机器制作更小的机器，最后将变成根据人类意愿，逐个地排列原子，制造产品，这就是关于纳米技术最早的梦想。此后日本率先开展

6、了纳米物理和纳米化学的研究。Kimoto．K利用TEM研究了结晶行为，从而提出了“超细粒子结构”的新概念，即颗粒尺寸小于100nm的结构，具有小尺寸、表面与界面和量子尺寸三大效应。20世纪70年代Hayash．C研究了纳米粉体的性质、生产方式以及在物理、化学、生物领域中的应用，从而诞生了“纳米技术”。纳米技术是在20世纪80年代后期、90年代初得到了急速发展，逐渐发展成为一个新兴的学科领域，被公认为是21世纪的新兴技术前沿【2l。在研究客观世界的过程中，以人类的视觉为标准将客观世界划分为宏观世界与微观世界。随着科学技术的迅猛发展，人类观测朝着宏观和微观两个方面不断延伸。例如，人们

7、用望远镜观察到月亮的细节，后来则出现大型天文望远镜及射电望远镜等，可以观察到更大尺度的宇宙。另一方面，正常人类的视觉分辨率典型的为O．1mm，因此当开始用放大镜和显微镜去观察小尺寸的物体时，在人们面前出现的是奇妙的微生物世界，继而出现了电子显微镜和x射线仪等，又使人们可以深入到尺寸1A的原子世界。整个人类对大自然的认识史，可以概括为向其大尺寸和深度小尺寸世界不断探索的历史。在用空间尺度划分的微观世界和宏观世界的研究过程中，科学家们发现在微观尺度和宏观尺度之间的物质具有的性质令人惊