基于静电纺丝纳米纤维的固相微萃取技术及其在呼出气体分析中的应用
基于静电纺丝技术的纳米纤维制备及其应用
reneker和其研究小组阻271更进一步的致力于研究静电纺丝过程和开发电纺纤维方法他们研究了溶剂系统溶液粘度电场强度和周围环境对纤维形态的影响建立了聚合物喷射的理论模型并且创新性的将电纺纤维应用于光学传感器光电转换装置和微空气动力学系统
东南大学 博士学位论文 基于静电纺丝技术的纳米纤维制备及其应用 姓名：潘超 申请学位级别：博士 专业：生物医学工程 指导教师：顾忠泽
ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ ｈａｓ ｔｈｅ ｅｄｖａｎｍｇｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｕｅｐｕｎ ｆｉｂｅｒｓ ｃａｎ ｂｅ ｉｎ ｎ缸咖ｅｔｅｒ ｓｃａｌｅ ａｎｄ ｈａｖｅ
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静电纺丝技术在纳米纤维制备中的应用指南
静电纺丝技术在纳米纤维制备中的应用指南随着纳米科技的发展，纳米纤维成为了研究和应用领域中的热门话题。
纳米纤维在医学、电子、材料科学等领域具有广阔的应用前景。
而其中一项被广泛使用的制备纳米纤维的技术就是静电纺丝技术。
本文将介绍静电纺丝技术在纳米纤维制备中的应用指南。
静电纺丝技术是一种通过利用静电力将溶液或熔融状态下的高分子聚合物拉伸成纤维的方法。
其优点在于可以制备出直径从纳米到亚微米范围内的纤维，且具有较高的比表面积和表面活性。
纳米纤维的这些特点使其在过滤材料、组织工程、传感器等领域发挥了巨大的作用。
首先，静电纺丝技术在过滤材料领域中具有重要的意义。
纳米纤维可以制备出较高的比表面积，因此可以用于制备高效的过滤材料。
静电纺丝技术可以制备出纤维直径为几十纳米的纳米滤膜，具有优异的过滤性能，可以有效地去除空气中的颗粒污染物和有害气体。
同时，这种滤膜还具有较高的机械强度和疏水性，延长了其使用寿命。
其次，静电纺丝技术在组织工程领域中有着广泛的应用。
纳米纤维具有与人体细胞相似的结构和尺寸，因此可以仿生地构建组织工程支架。
静电纺丝技术可以制备出具有纳米级孔隙结构的支架，这些孔隙可以提供细胞附着和生长的平台。
同时，采用静电纺丝技术制备的纳米纤维支架具有良好的生物相容性和可降解性，能够有效地促进组织再生。
此外，静电纺丝技术在传感器领域中也有广泛的应用。
纳米纤维具有高比表面积和较好的电导性能，可以用于构建敏感和响应快速的传感器材料。
静电纺丝技术可以制备出具有纳米级直径的导电纤维，这些纳米纤维可以用作传感器的工作电极。
通过修饰纳米纤维表面的功能化分子，可以实现对特定分子的高灵敏度检测。
然而，静电纺丝技术在纳米纤维制备中依然存在一些挑战和限制。
首先，静电纺丝过程中需要控制溶液或熔融聚合物的流动性和电导性，以获得理想的纤维形态和尺寸。
其次，制备出的纳米纤维往往呈现无序分布，难以控制其方向和排列方式。
此外，制备纳米纤维通常需要较高的电压和较长的纺丝时间，这给实际应用带来了一定的技术难度。
药物分析中固相微萃取法的应用
药物分析中固相微萃取法的应用药物分析中，固相微萃取法（Solid-Phase Microextraction，SPME）是一种灵敏、快速、有效的样品前处理技术。
它的原理是利用特殊的固相萃取纤维，在样品中吸附目标分析物，然后在热解仪或气相色谱仪中进行分离和检测。
本文将探讨固相微萃取法在药物分析中的应用。
一、固相微萃取原理固相微萃取是基于分子扩散和吸附原理。
它使用特定材料的固相萃取纤维作为吸附剂，将目标分析物从样品中吸附到纤维表面上。
固相纤维通常包括聚二甲基硅氧烷（PDMS）和聚酰胺（PA）等材料。
在吸附平衡达到后，纤维上的吸附物质可以通过热解仪或气相色谱仪进行分析。
二、固相微萃取的优点1. 灵敏度高：固相微萃取能够集中目标分析物，提高检测灵敏度。
2. 快速：相比传统的样品前处理方法，固相微萃取不需要繁琐的提取步骤，缩短了分析时间。
3. 低成本：固相纤维的制备和使用成本相对较低。
4. 高选择性：通过选择不同类型的固相纤维，可以实现对不同化合物的选择性吸附和富集。
三、固相微萃取在药物分析中的应用1. 药物残留分析：固相微萃取常用于食品和环境样品中药物残留的提取与测定。
例如，可以用于蔬菜中农药残留的分析，以及水体中抗生素和激素残留的检测。
2. 药物药代动力学研究：固相微萃取可以用于药物在生物样品（如血液、尿液）中的提取和浓缩，从而实现对药物的药代动力学研究。
这对于了解药物在体内的分布和代谢过程具有重要意义。
3. 药物质量控制：固相微萃取可用于药物质量控制中的固定和有机污染物的检测。
例如，可用于药物片剂中批号不合格或有疑问的成分的提取和分析。
4. 药物研发：固相微萃取可以用于药物研发过程中各阶段的样品前处理。
通过对合成中间体和产物等样品的分析，可以帮助研发人员快速了解反应过程和产物纯度。
5. 药物安全性评价：固相微萃取可以用于药物安全性评价中的药物代谢产物的提取和分析。
对于了解药物代谢途径、副作用等有重要作用。
静电纺丝制备有机固液相变纤维及应用研究进展
综述CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS合 成 树 脂 及 塑 料 ， 2023， 40（5）： 68DOI：10.19825/j.issn.1002-1396.2023.05.14*能源是人类生产生活的基础，能源短缺和能源消耗所带来的环境污染问题，对人类的生存和发展造成了严重威胁，因而开发新能源、提高能量利用率极为重要［1］。
作为一种高效的储能物质，相变材料可以通过相态变化过程储存或释放潜热，实现热能储存和温度调控功能［2-3］，相变储能已成为新能源利用和节能技术研究的重要方向。
其中，有机固液相变材料［如长链烷烃、脂肪酸类（包括单脂肪酸及其低共熔混合物）、聚乙二醇（PEG）、石蜡（PW）等］具有储热密度大、相变过程等温性好、相变前后体积变化小、无过冷等特点，近年来成为国内外研究热点［4-5］；但这类相变材料在固态向液态转变的过程中易发生液体泄漏，一定程度上限制了其广泛应用［6］。
常用的解决方案是将相变材料与支撑物质结合起来形成定型复合相变材料［7］，采用的方法包括微胶囊法、体型约束法、界面约束法等［8-10］，但若综合考虑设静电纺丝制备有机固液相变纤维及应用研究进展柴晓帅，赵天任，李春阳，吕泽灏，赵俊豪，张爱英*，冯增国（北京理工大学 材料学院，结构可控先进功能材料与绿色应用北京市重点实验室，北京 100081）摘 要： 综述了静电纺丝制备有机固液相变纤维及应用情况，包括基于长链烷烃、脂肪酸类、聚乙二醇、石蜡的相变纤维，以及相变纤维在生物医学、食品工程、调温织物、光热存储领域的应用。
列出了较好的相变纤维的有关性能数据，分析了相变纤维的发展现状，以及提高相变纤维导热性能的策略，指出有机固液相变纤维的功能化和智能化是拓展其应用领域的发展方向。
关键词： 固液相变纤维 静电纺丝 复合相变纤维材料 导热性能中图分类号： TQ 34 文献标志码： A 文章编号： 1002-1396（2023）05-0068-08Research progress in preparation and application of organic solid-liquidphase change fiber by electrospinningChai Xiaoshuai ，Zhao Tianren ，Li Chunyang ，Lü Zehao ，Zhao Junhao ，Zhang Aiying ，Feng Zengguo（Beijing Key Laboratory of Construction-Tailorable Advanced Functional Materials and Green Applications ，School of Materials Science and Engineering ，Beijing Institute of Technology ，Beijing 100081，China ）Abstract ： The preparation of organic solid-liquid phase change fibers via electrospinning are reviewed，including the phase change fibers based on long chain alkanes，fatty acids，polyethylene glycol and paraffin，as well as their applications in biomedicine，food engineering，temperature control fabrics，and photothermal storage. Some performance data of phase change fibers are provided. The development status of phase change fibers and strategies for thermal conductivity of phase change fibers improvement are also analyzed. It is suggested that the functionalization and intelligence of organic solid-liquid phase change fibers are the development direction to expand their potential application.Keywords ： solid-liquid phase change fiber； electrospinning； composite phase change fiber material； thermal conductivity收稿日期： 2023-03-27；修回日期： 2023-06-26。
静电纺丝技术制备纳米纤维材料的研究与应用
静电纺丝技术制备纳米纤维材料的研究与应用随着时代的发展，人们对材料的需求越来越高，尤其是在医疗、环保、能源等领域，对功能性和高性能材料也越来越迫切。
近年来，纳米材料逐渐成为研究的热点，因其具有较大比表面积、强化效应等独特性质，应用前景广阔。
其中，纳米纤维材料具有超细直径、高比表面积等优点，被广泛研究和应用。
而静电纺丝技术作为一种简单、快速、低成本的纳米纤维制备方法，受到了广泛关注。
一、静电纺丝技术简介静电纺丝技术即电纺技术，是在高压下将高分子或其他材料转化为纳米级纤维的加工方法。
传统的制备方法往往需要高温高压、化学处理等复杂过程，而静电纺丝技术不需要外加能量，只需要在适当的实验条件下，通过高电场、溶剂挥发等过程即可制备纳米纤维。
其工艺简单、成本低、制备纳米级纤维材料等优点使得其成为制备纳米级纤维材料的首选方法。
二、静电纺丝技术的应用纳米纤维材料在生物医学、环境工程、能源存储等领域均有重要应用。
静电纺丝技术制备的纳米纤维材料低成本、制备简单、高效、可控性强、对材料的损伤小，逐渐成为研究的热点之一。
以下是静电纺丝技术在各个领域的应用举例。
1. 生物医学纳米纤维材料在生物医学领域具有广阔的应用前景。
静电纺丝技术可制备医用材料，如生物可降解聚合物、天然高分子等，进而制备出纳米级纤维膜、纳米级纤维丝等。
这些纳米级纤维具有较大的比表面积、较好的生物相容性，可应用于组织工程、药物传输、细胞培养等领域。
2. 环境工程静电纺丝技术可制备出纳米纤维复合材料，用于吸附、过滤、分离、气净化等领域。
例如，静电纺丝制备的聚丙烯腈纳米纤维膜具有良好的过滤性能，可用于有机气体过滤等领域；静电纺丝制备的聚合物纳米纤维复合材料具有良好的吸附性能，可应用于水处理、空气净化等领域。
3. 能源存储纳米纤维材料在能源存储领域也有广泛应用。
静电纺丝技术可制备出纳米纤维电极材料，如聚合物基锂离子电池、超级电容器等。
静电纺丝制备的纳米纤维电极材料具有高比表面积、较好的电化学性能和循环稳定性，可应用于新型能源存储设备。
基于静电纺丝的纳米纤维吸附材料用于挥发性有机污染物控制的研究
基于静电纺丝的纳米纤维吸附材料用于挥发性有机污染物控制的研究静电纺丝技术是一种可用于制备纳米纤维的重要方法，其在纺织、过滤等领域有着广泛的应用。
本文将研究基于静电纺丝的纳米纤维吸附材料在挥发性有机污染物控制方面的应用。
首先介绍了静电纺丝技术的原理和特点，然后探讨了纳米纤维吸附材料的制备方法及其在挥发性有机污染物控制中的应用前景。
静电纺丝技术是一种通过施加高压电场将聚合物溶液或熔融聚合物从喷嘴射出，经过拉伸和固化形成纳米纤维的方法。
与传统的纺丝方法相比，静电纺丝具有以下优点：纤维直径可达纳米级别，纤维间距小，比表面积大，具有极高的比表面积；纤维可形成连续网状结构，具有开放的孔隙结构；制备过程简单、低成本、易于规模化生产。
因此，静电纺丝技术被广泛应用于过滤、分离、传感器、织物等领域。
纳米纤维吸附材料以其特殊的结构和性质，在环境污染控制领域中具有广阔的应用前景。
通过调控纳米纤维的直径、孔结构和表面功能化，可以实现对不同形状、大小、极性和电性的污染物的高效吸附。
针对挥发性有机污染物控制，基于静电纺丝的纳米纤维吸附材料具有以下几个优点。
首先，纳米纤维的高比表面积和开放的孔隙结构使得其具有更多的吸附位点和通道，能够有效捕获挥发性有机污染物。
纳米纤维的孔隙可以进一步被功能化表面修饰，以增强吸附能力和选择性。
例如，通过对纳米纤维表面进行疏水修饰，可以增加对疏水性有机物的吸附能力。
其次，基于静电纺丝的纳米纤维材料具有良好的机械强度和稳定性，可以在各种工作环境下使用。
这使得纳米纤维吸附材料成为一种可重复使用的吸附剂。
经过处理和再生，纳米纤维吸附材料具有良好的稳定性和再生能力，可以降低运行成本。
第三，静电纺丝技术具有可调控性和可扩展性，可以制备出不同直径和形式的纳米纤维。
纳米纤维的直径、孔隙结构和表面化学组成可以通过静电纺丝条件和预处理方法进行调控。
这使得纳米纤维吸附材料可以根据不同挥发性有机污染物的特性进行优化设计，提高吸附效率和选择性。
《静电纺丝法制备SnO2基纳米管及其气敏特性研究》范文
《静电纺丝法制备SnO2基纳米管及其气敏特性研究》篇一一、引言随着纳米科技的快速发展，SnO2基纳米材料因其独特的物理和化学性质在众多领域中得到了广泛的应用。
其中，SnO2基纳米管因其高比表面积、良好的气体吸附性能和优异的电学性能，在气敏传感器领域具有巨大的应用潜力。
静电纺丝法作为一种制备纳米材料的有效方法，为制备SnO2基纳米管提供了新的途径。
本文旨在研究静电纺丝法制备SnO2基纳米管及其气敏特性的相关内容。
二、静电纺丝法制备SnO2基纳米管静电纺丝法是一种通过高压静电场使聚合物溶液或熔体形成带电喷射流，再经过电场力、表面张力和溶剂挥发等作用，最终在接收装置上形成纳米纤维的技术。
利用这一技术，我们可以成功制备出SnO2基纳米管。
实验过程中，首先需要配置适宜的SnO2前驱体溶液，通过调整溶液的浓度、pH值、添加剂种类和含量等参数，优化纺丝过程。
然后，将前驱体溶液装入静电纺丝装置的注射器中，施加高压静电场，使溶液形成带电喷射流。
在喷射流经过一定距离后，溶剂挥发，最终在接收装置上形成SnO2基纳米管。
三、SnO2基纳米管的表征与分析制备出的SnO2基纳米管需要进行表征与分析，以确定其结构、形貌和性能。
通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察其形貌和微观结构，利用X射线衍射（XRD）和拉曼光谱等技术分析其晶体结构。
此外，还需要测试其气敏性能，包括响应速度、灵敏度、选择性和稳定性等。
四、SnO2基纳米管的气敏特性研究SnO2基纳米管因其高比表面积和良好的气体吸附性能，在气敏传感器领域具有优异的表现。
我们通过静态配气法测试了SnO2基纳米管对不同气体的响应特性。
实验结果表明，该纳米管对某些气体具有较高的灵敏度和快速的响应速度。
此外，我们还研究了其选择性、稳定性和重复性等性能。
五、结论通过静电纺丝法成功制备了SnO2基纳米管，并对其结构、形貌和气敏特性进行了研究。
实验结果表明，该纳米管具有高比表面积、良好的气体吸附性能和优异的电学性能。
静电纺丝制备纳米纤维及其在生物医学中的应用
静电纺丝制备纳米纤维及其在生物医学中的应用随着科技的发展，人们对于纳米材料和纳米技术的研究逐渐深入，其中静电纺丝制备纳米纤维是一种较为常见的方法。
它能够制备出具有很高比表面积和可控直径的纳米纤维，对于生物医学领域具有很好的应用前景。
一、静电纺丝制备纳米纤维的原理及方法静电纺丝是利用静电作用将高分子液体拉丝形成纤维的一种技术。
通常，它的原理是利用带电高分子液体在电场作用下形成锥形喷头，从喷头中心一点开始流下，当距离液体表面足够近时，因表面张力的作用液体受到拉伸，导致出现细流，流出的液体在其后被蒸发成纳米纤维。
静电纺丝制备纳米纤维的方法非常简单，在实验室条件下，只需要一个高电压电源、一个喷雾装置和喷嘴即可完成。
但是要注意控制电场强度、高分子溶液的稠度、温度等因素，调整它们之间的相互关系进行控制，才能使得纤维直径、形态等性质得到合适的调控。
二、静电纺丝制备纳米纤维在生物医学中的应用纳米纤维具有很多优异的物理和生物学特性，因此在生物医学领域中有一定的应用前景。
以下列出其中几个方面的应用：1. 组织工程：纳米纤维是构建人工组织的重要组成部分，它可以用于人工血管、软骨修复和牙齿修复等领域。
2. 治疗性药物携带：纳米纤维可以作为一种载体来传递药物分子，能够控制药物的释放速度和路径。
并且其高比表面积和微纳米级尺寸的特性也能够增加药物在体内的相对生物利用度。
3. 制备生物传感器：纳米纤维可以用来制备生物传感器，用于检测分子、抗体和细胞等。
4. 健康产品：静电纺丝法制备的纳米纤维具有良好的吸湿性和透气性，可以用于制备口罩、衣服和卫生巾等健康产品，起到防菌和抗病毒的作用。
三、静电纺丝制备纳米纤维存在的问题及展望尽管静电纺丝制备纳米纤维具有很多优势和潜在应用，但是它也存在着一些问题。
如：纤维直径的不稳定性、可持续性和成本等，这些问题限制了它的应用和推广。
就未来而言，静电纺丝制备纳米纤维的展望依旧非常乐观。
伴随着科技的进步和新材料的研制，一些问题也逐渐得到缓解。
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基于静电纺丝纳米纤维的固相微萃取技术及其在呼出气体分析
中的应用
近年来,肺癌的发病率显著提高,并已在各类恶性肿瘤中高居首位,这在很大程度上是由于病情确诊太晚。
由此可见,开发高灵敏的癌症早期诊断方法显得尤为重要。
一种新型非侵入的方法—呼出气体中挥发性代谢标志物的检测成为一种非常有潜力的疾病早期诊断方法。
人类呼出气体中成分非常复杂,一个个体一次采样检测到的成分就高达200多种,而且这些挥发性物质在呼出气体中的含量非常低,因此,需要合适的样品前处理方法来进行富集使其能用于后续的色谱分析。
上世纪90年代,Pawliszyn提出的固相微萃取法被认为是当时分析化学中最伟大的发明之一。
在此方法中,非常少量的萃取相被固定在石英纤维上,用于水样,气体中目标分析物的萃取。
这种方法简单、溶剂少、快速、易于操作和适用范围广的优点吸引了非常广泛的关注。
但是,这种样品前处理方法的萃取容量较低,纤维头易折断,实验成本较高。
静电纺丝是利用高压电场,将聚合物溶液制成三维多孔微米或纳米纤维材料的有效方法。
所制得的纤维具有较大的比表面积和较多的吸附位点,可作为一种新型的吸附剂材料。
由于静电纺丝纳米纤维具有这些优异的结构特征,已经在各个领域广泛应用,并且也初步用于分离领域。
因此,本文采用静电纺丝的方法制备了两种新型的纤维材料,建立了薄膜固相微萃取法和纤维头固相微萃取两种新型萃取方法,结合高效液相色谱法与气相色谱-质谱,用于人体呼吸气体冷凝液和呼出气体中挥发
性代谢有机物的测定。
本实验的研究内容为：1.用静电纺丝的方法制备了具有三维网状结构的
PS/G复合纳米纤维。
由于这种纤维具有多孔性,大的比表面积和强疏水性,被作为一种新型的吸附剂材料首次用于薄膜微萃取。
这种基于纳米纤维材料的薄膜微萃取方法和高效液相色谱联用,用于肺癌呼出气体冷凝液中六种醛类物质的测定。
此外,优化了一系列重要的萃取参数包括上样速率,解吸剂和解吸剂体积等。
在最优条件下,这个方法的线性范围达到了0.02-30.00 μmol L-1,且线性相关系数都大于0.9938,回收率在79.8%-105.6%之间,相对标准偏差为
16.3%(n=5)。
六种醛类物质的定量限在13.8-64.6nmol L-1范围内。
因此,本方法具有简单、快速、低成本、非侵入的优势,在人体呼出气体冷凝液中醛类物质的分析检测方面具有潜在的优势。
2.通过静电纺丝技术在不锈钢丝上合成聚苯乙烯／氧化石墨烯(PS/GO)纤维涂层。
基于该材料建立了一种简单、快速、低成本和高灵敏度的固相微萃取-气相色谱/质谱联用法(SPME-GC/MS),并将其用于人体呼吸气体中的挥发性有机化合物的分析。
本实验对静电纺丝纤维涂层的组成、形态、热稳定性以及使用寿命等做了详细的考察,并对影响萃取和解吸的实验参数进行了优化。
在最优的条件下,考察了方法的线性、检出限、回收率和精密度。
该方法的检出限(LOD)为1.2-3.5 ng L-1,同一根纤维头所测得的日内相对标准偏差(RSD)范围为1.4-16.4%,日间相对标准偏差(RSD)范围是5.7-20.0%。
不同根纤维头测定的相对标准偏差(RSD)范围在3.6-17.7%,加标回收率在87-108%之间。
本方法具有简单、经济、高效的特点,有望用于人体呼出气体中八
种挥发性有机物的临床分析检测。