静电纺丝法制备SrTiO_3多晶微纳米纤维
静电纺丝纳米纤维的制备与应用
静电纺丝纳米纤维的制备与应用静电纺丝技术是一种制备纳米级纤维的方法，该技术由于操作简单、成本低、生产效率高等优点而被广泛应用于不同领域。
本文将为您介绍静电纺丝纳米纤维的制备方法及其在不同领域中的应用。
一、静电纺丝制备纳米纤维的方法静电纺丝纳米纤维的制备方法可归纳为以下几个步骤：1. 温度调节静电纺丝制备纳米纤维的第一步是调节环境温度。
通常的实验室条件下，温度以及相对湿度有时会影响电荷的均匀分布，温度或相对湿度的太高或者太低，都会影响到纳米纤维的制备效果。
2. 选择原料静电纺丝纳米纤维所需的原料很少，常见的原料有两种，一种是聚合物，如聚乳酸、聚己内酯等；另一种是天然高分子材料，如蛋白食品、纤维素等。
材料的特性主要与电荷密度和材料表面张力有关。
3. 溶液制备将所选材料溶解于适量的溶剂中，并加入少量的助溶剂。
通过不断的搅拌和振荡，使溶液均匀混合，形成均一的溶胶。
在此过程中，需注意不要产生气泡，否则会影响纤维的制备效果。
4. 设备调节将静电纺丝设备打开，保持常用电压约为15KV，调节喷嘴升降台的高度，确定离液面的距离，根据需要进行调节。
当喷嘴的高度、角度、距离和电荷的强度达到适宜的范围时，可以进行静电纺丝制备纳米纤维的实验。
5. 喷涂制备将无处理的丝嘴插入含有均匀混合的溶液中，打开高压开关，在喷嘴和接收器之间建立电场，使得流出喷嘴的溶液产生电荷，从而产生自然拉伸力，形成纳米纤维。
二、静电纺丝纳米纤维的应用1. 医学领域静电纺丝纳米纤维在医学领域中的应用非常广泛，主要用于制备医用敷料、药物释放载体、组织工程支架和人造器官等。
由于静电纺丝制备的纳米纤维具有超大比表面积、极细直径以及优异的生物相容性等特点，使得其在医学领域有着广泛的应用前景。
2. 环保领域静电纺丝纳米纤维在环保领域中的应用也日益受到关注，主要用于制备高效过滤器材料和防护用品。
由于静电纺丝制备的纳米纤维具有高效过滤和分离性能，并且纳米纤维过滤材料可以承受高温、耐酸碱等特点，因此在处理废水、废气以及空气中的污染物方面，具有非常广泛的应用前景。
利用静电纺丝技术制备微纳米光导纤维具有优异机械和光学性能
利用静电纺丝技术制备微纳米光导纤维具有优异机械和光学性能静电纺丝技术是一种将聚合物溶液通过电极场作用产生静电力，从而将溶液拉伸成纤维的技术。
利用静电纺丝技术制备微纳米光导纤维是目前研究的热点之一，由于其具有优异的机械和光学性能，受到了广泛关注。
首先，利用静电纺丝技术制备的微纳米光导纤维具有优异的机械性能。
传统的光导纤维常常受到拉伸过程中的晶界缺陷影响，而利用静电纺丝技术制备的微纳米光导纤维可以避免晶界缺陷的产生，从而具有更好的拉伸性能。
此外，由于静电纺丝过程中纤维的直径可以调控，可以制备出直径均匀的光导纤维，从而减少了光传输过程中的能量损失，提高了光导纤维的传输效率。
其次，利用静电纺丝技术制备的微纳米光导纤维具有优异的光学性能。
光导纤维是将光信号通过长距离传输的一种技术，因此光学性能是评价光导纤维优劣的重要指标之一。
静电纺丝技术制备的微纳米光导纤维具有较高的折射率和较低的散射损耗，能够有效地控制光的传输和损失。
此外，利用静电纺丝技术可以制备出具有多级孔隙结构的光导纤维，提高了光纤的光耗散性能，降低了光的色散效应，使得光信号的传输更加稳定和准确。
除了机械和光学性能的优异外，利用静电纺丝技术制备的微纳米光导纤维还具有其他一些优势。
首先，制备过程简单、操作便捷，不需要复杂的设备和条件，使得其具备良好的可扩展性。
其次，通过调控纤维材料的组分和纺丝参数，可以获得不同性能的微纳米光导纤维，满足不同应用领域的需求。
此外，静电纺丝技术还可以制备出多功能的微纳米光导纤维，比如将纳米颗粒或者荧光染料导入光导纤维中，实现纳米光子学、生物传感等多种功能。
然而，利用静电纺丝技术制备微纳米光导纤维还存在一些挑战。
首先，纤维的形态和结构易受制造参数的影响，如温度、电压、溶液浓度等，因此需要对制备条件进行精确控制。
其次，纤维的尺寸和分布均匀性也是重要的研究内容，不同的应用需要不同的纤维尺寸和分布。
此外，纤维的材料选择也是影响性能的重要因素，目前研究主要集中在聚合物纤维上，如聚合酰胺、聚乙烯醇等。
静电纺丝技术制备纳米纤维膜研究
静电纺丝技术制备纳米纤维膜研究纳米材料在科技领域有着广泛应用，其中纳米纤维膜是一种重要的纳米材料。
静电纺丝技术是制备纳米纤维膜的一种常见方法，下面将详细介绍静电纺丝技术制备纳米纤维膜的原理、优势和应用。
一、静电纺丝技术的原理静电纺丝技术又称为电纺法、纺织电晕法等，是一种制备高分子材料纳米纤维膜的方法。
该技术使用高压电场使稀溶液产生强烈的电荷，经过过度拉伸后会产生电极化、沉积和电晕等现象，最终将溶液转变为具有纳米级直径的纤维。
静电纺丝技术的制备过程主要分为三个步骤：①将高分子溶解于有机溶剂中，制备出高分子稀溶液；②通过静电势场，将稀溶液产生电极化和增加表面能；③将带电的液滴通过冷凝作用凝聚成为纳米纤维膜。
二、静电纺丝技术的优势（1）高纳米纤维膜产量：静电纺丝技术可以同时制备多个纳米纤维膜，可大幅提高产量。
（2）低成本、高效率：静电纺丝技术制备的纳米纤维膜采用的有机溶剂可以再生利用，不仅成本低，而且制备速度非常快。
（3）纳米纤维膜直径可调：可以通过调节静电场、流量、距离和喷嘴的直径等参数，控制纳米纤维膜的大小，进一步优化纳米纤维膜的性质。
三、静电纺丝技术的应用（1）纳米滤膜：静电纺丝技术可以制备出高效纳米滤膜，例如空气过滤器和水处理过滤器等。
（2）纳米材料：纳米纤维膜可以用于制备纳米材料，例如非常完美的是一簇具有纤维维度的SiO2微晶。
（3）医用纱线：静电纺丝技术可以制备含有药物的医用纱线，用于缓释药物，使药物更加高效和准确。
总之，静电纺丝技术作为制备纳米纤维膜的一种常见方法，具有优越性能，并有着广泛的应用前景。
在未来的生产和科研中，这种技术将大大促进纳米材料的发展和应用。
《静电纺丝制备In2O3基纳米纤维及其对丙酮气敏性能研究》范文
《静电纺丝制备In2O3基纳米纤维及其对丙酮气敏性能研究》篇一一、引言随着纳米科技的飞速发展，纳米材料因其独特的物理和化学性质在众多领域展现出巨大的应用潜力。
其中，In2O3基纳米材料因其优异的气敏性能，在气体传感器领域受到广泛关注。
静电纺丝技术作为一种简单有效的纳米纤维制备方法，能够制备出连续、均匀且具有高比表面积的In2O3基纳米纤维。
本文旨在研究通过静电纺丝技术制备In2O3基纳米纤维，并探究其对于丙酮气敏性能的机制与应用。
二、静电纺丝制备In2O3基纳米纤维静电纺丝技术是一种利用高压静电场使溶液或熔融物形成带电射流，进而固化成纤维的技术。
在制备In2O3基纳米纤维的过程中，我们采用适当的In2O3前驱体溶液，通过控制纺丝参数（如电压、流量、接收距离等），成功制备出连续、均匀的In2O3基纳米纤维。
三、In2O3基纳米纤维的表征与分析通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对制备的In2O3基纳米纤维进行形貌表征，结果显示纤维具有较高的均匀性和连续性。
利用X射线衍射（XRD）和拉曼光谱对纤维的晶体结构进行分析，证实了In2O3的成功制备。
此外，我们还通过氮气吸附-脱附实验测定了纤维的比表面积，发现静电纺丝技术制备的纳米纤维具有较高的比表面积，有利于提高气敏性能。
四、丙酮气敏性能研究我们将In2O3基纳米纤维应用于丙酮气体传感器的制备，并研究了其对丙酮的气敏性能。
实验结果表明，In2O3基纳米纤维对丙酮具有优异的气敏响应，响应速度快，恢复时间短。
通过对比不同条件下制备的纳米纤维的气敏性能，我们发现优化纺丝参数和后续处理过程能够有效提高气敏性能。
此外，我们还研究了温度、湿度等外界因素对气敏性能的影响，为实际应用提供了参考依据。
五、结论本文通过静电纺丝技术成功制备了In2O3基纳米纤维，并对其形貌、晶体结构和比表面积进行了表征。
将In2O3基纳米纤维应用于丙酮气体传感器的制备，发现其对丙酮具有优异的气敏性能。
静电纺丝法制备LaFeO_3微纳米纤维
Vo.l 30高等学校化学学报No .112009年11月 CHEM I CAL J OURNAL OF CH I NESE UN I VERSI T I E S 2112~2115静电纺丝法制备LaFe O 3微纳米纤维季宏伟1,周德凤1,周险峰2,刘海涛1,孟 健2(1.长春工业大学化学与生命科学学院,长春130012;2.中国科学院长春应用化学研究所稀土资源利用国家重点实验室,长春130022)摘要 采用静电纺丝技术并结合溶胶 凝胶方法制备了L aF e O 3微纳米纤维.用差热 热重分析(TG DTA )、X 射线衍射(XRD )、红外光谱(FT IR )、X 射线光电子能谱和场发射扫描电镜(FE SE M )对样品进行了表征.实验结果表明,390 时钙钛矿结构的LaFeO 3晶体开始形成,同时伴有少量微弱的L a 2O 2CO 3和Fe 2O 3杂相存在,600 煅烧获得正交钙钛矿结构的LaF eO 3微纳米纤维,其纤维直径分布在300~600n m 之间,其平均直径约为420n m,平均晶粒尺寸为28n m.关键词 静电纺丝;微纳米纤维;L aFeO 3中图分类号 O 614 33 文献标识码 A 文章编号 0251 0790(2009)11 2112 04收稿日期:2009 06 04.基金项目:国家自然科学基金(批准号:20871023,20671088)和吉林省科技发展计划(批准号:20070510)资助.联系人简介:周德凤,女,博士,教授,主要从事无机固体材料研究.E m ai:l defengz hou65@126.co mLa Fe O 3作为一种典型的AB O 3钙钛矿结构材料,其禁带宽度可通过选择合适的A 位和B 位离子部分掺杂进行调节,已广泛用于汽车尾气的净化[1,2]及光催化降解有毒污染物[3~5].因为LaFe O 3在800 以下具有优异的电子与离子混合导电性能,所以被认为是最有希望成为与Ce O 2基电解质相适应的中温固体氧化物燃料电池(I T SOFC)的阴极材料[6~9].目前已成功制备了LaFe O 3纳米晶[10]和纳米线[11]等,但对于具有准一维结构的LaFeO 3微纳米纤维的制备及性能研究尚未见报道.静电纺丝法是目前制备无机物微纳米纤维的一种简单易行的方法[12~14].本文采用静电纺丝法制备了具有准一维结构的LaFe O 3微纳米纤维.由于静电纺丝法制备的La Fe O 3微纳米纤维具有较大的比表面积、纳米微孔结构和磁电性能[13],因此可以在固体燃料电池、固体电解质、传感器和催化领域得到广泛应用,特别是在光催化领域的应用逐渐成为人们研究的热点.1 实验部分1.1 试剂与仪器所用醋酸镧[La(C H 3COO)3 1 5H 2O]、乙酰丙酮铁(C 15H 21Fe O 6)和聚乙烯吡咯烷酮(P VP ,平均分子量1300000)均为分析纯试剂(A lfa Aesar 公司);无水乙醇(C 2H 5OH )和冰醋酸(C H 3C OOH )为分析纯试剂(北京化学试剂公司).采用美国TA i n str um ents 公司SDT 2960型热重与差热(TG DTA )同步分析仪在空气中测试样品的TG DTA 曲线;日本理学(R i g aku)D /m ax 2500型X 射线衍射仪测定样品的XRD 谱图;采用美国Ther m o 公司产ESCALAB 250型能谱仪测试样品的X 射线光电子能谱(XPS),射线源为A l K (h =1486 6e V )射线,以C 1s (284 6e V )做为校正标准;扫描电子显微镜为FE I/Ph ilips XL 30场发射环境扫描电子显微镜(Fie l d e m issi o n scanning electron m icroscopy ,FE SE M ),样品测试时表面经过喷金处理,观测时操作电压为20kV.利用扫描电镜所带的能量散射X 射线分析(EDXA )系统对样品进行能谱分析,确定元素种类与含量.1.2 前驱体溶液配制先将1 0g PVP 加入到9 0mL 的无水乙醇中,用磁力搅拌器搅拌12h ,得到10%(质量分数)PVP溶液备用;按n (Fe)!n (La)=1!1配比称取醋酸镧和乙酰丙酮铁加入上述10%PVP 溶液中,最后滴入适量的冰醋酸,搅拌12h 即得PVP /La(C H 3C OO )3 1 5H 2O C 15H 21Fe O 6前驱体溶胶,简写为P VP /LFO 溶胶.1.3 PVP /LF O 复合纤维的制备将配制好的PVP /LFO 前驱体溶胶加入由玻璃注射器制成的纺丝器中(纺丝喷头内径为0 8mm ),用一根铂丝插入前驱体溶胶中作阳极,铝箔作阴极,铝箔与水平面成30∀角,阳极和阴极之间的垂直距离为15~20c m,缓慢增加电压,当电压达到15~18kV 时,纺丝开始喷出,固定在此电压下开始静电纺丝,最后在铝箔上即得到无序排列的PVP /LFO 复合超细纤维无纺布.1.4 LaFe O 3微纳米纤维的制备将制得的P VP /LFO 复合纤维置于烘箱中于90 恒温2h ,然后放入马福炉中煅烧,以1 /m i n 的速率升温,在350和600 分别保温2h,自然冷却至室温得到分布均匀的LaFe O 3微纳米纤维.2 结果与讨论2.1 差热 热重分析为确定PVP /LFO 溶胶前驱体的热处理温度,对P VP /LFO 溶胶前驱体在空气气氛下采用5 /m i n 的升温速率进行差热 热重测试.由PVP /LFO 溶胶前驱体的TG DTA 曲线(图1)可知,128 处有一个小的吸热峰,对应纤维的脱水过程;320 附近有一个明显的放热峰,并伴随着剧烈的失重,这是La Fe O 3前驱体中有机官能团以及反应物共同分解作用的结果;在390 有一个明显的放热峰,说明钙钛矿结构的La Fe O 3晶体开始形成;550 以后失重不再变化,表明La Fe O 3多晶微纳米纤维已经形成.F ig .1 TG DTA curves of hyb rid f i bers ofPVP /LaFeO3F ig .2 XRD patterns of th e as p repared fi b ers(a ),and those after calci na ti on s at 400 (b ),600 (c )2.2 XRD 分析图2给出P VP /LFO 样品在煅烧前、400和600 下分别煅烧2h 的XRD 谱图.从图2谱线a 可知,PVP /LFO 复合凝胶纤维煅烧前并未出现LFO 的特征峰;煅烧到400 (图2谱线b )时,LFO 的特征峰已经出现,但在图2谱线b 中还有少数很弱的La 2O 2CO 3(J CPDS:N o .48 1113)和四方Fe 2O 3(JCPDS:N o .25 1402)杂相存在;经600 煅烧后杂相消失,清晰完整的正交钙钛矿La Fe O 3的特征峰出现.对照国际晶体学标准数据库卡片(J CPDS:N o .37 1493),纤维由正交结构的La Fe O 3晶粒组成[11].由Scherrer 公式计算,样品在600 煅烧后,晶粒的平均粒径为28n m.2.3 光电子能谱分析图3为La Fe O 3中各元素的XPS 光谱图.从图3(A )可以看出,La 的3d 能谱由4个峰组成,其电子结合能分别是856 4,852 4,839 1和835 7e V.金属La 的3d 特征峰是双峰,即当La 的4f 轨道未受到任何化学环境影响时,在852 7e V (3d 3/2)和835 7e V (3d 5/2)处出现特征峰.当La 与O 形成氧化物时,La 3d 3/2和La 3d 5/2均表现为双峰,即伴峰现象.La 3d 能谱伴峰出现的原因是由于La 3d 3/2和La 3d 5/2内壳层的电子电离后,与La 配位的O 2p 价电子转移到La 的4f 空轨道上,引起La 3d 特征峰劈裂,从而导致La 3d 3/2和La 3d 5/2伴峰的产生[15].图3(B)为LaFe O 3中Fe 元素的XPS 双峰能谱,根据电子结合能数值可知Fe 为+3价[16].图3(C)为LaFe O 3中O 元素的XPS 双峰能谱,说明表面上有两类氧物种,电子结2113 N o .11 季宏伟等:静电纺丝法制备L aF e O 3微纳米纤维Fig .3 XPS of La 3d (A ),Fe 2p (B )and O 1s (C)e le m en t for L aFe O 3合能较高的峰531e V 归属为吸附氧(吸附氧可能有多种物种组成,如OH -,O -,O 2-和O 2-2等)[11,17],与材料中氧空位的浓度有关,电子结合能较低的峰529 1e V 可归属为晶格氧,与金属离子的氧化还原性质有关[16].2.4 IR 光谱分析在600 下煅烧2h 纤维样品的FTI R 测试结果如图4所示.波数为559c m -1的吸收峰归属于F ig .4 FTI R spec tru m of fiber sa m ple at 600La Fe O 3晶体的特征吸收峰[18];波数1059和851c m -1的吸收峰分别为LaFe O 3钙钛矿结构La #O 及Fe #O 键伸缩振动峰,表明钙钛矿物相已基本形成,与XRD 结果一致;波数1363~1631c m -1之间的吸收峰归属于醋酸根#COO -的共振吸收峰[19];波数3434c m -1的吸收峰归属为吸附水的O #H 伸缩振动吸收峰.2.5 FE SE M 分析图5是PVP /LFO 复合纤维及其在600 煅烧温度下的扫描电镜照片.从图5(A )可以看到,表面光滑、直径较粗(500~800nm )的PVP /LFO 复合纤维经煅烧后,由于P VP 和醋酸镧、乙酰丙酮铁的分解,纤维逐渐变细(300~500n m ),纤维表面也变得粗糙.从图5(C)样品的EDS 能谱可以清楚观察到La ,Fe 和O 几种元素的存在,并且La 和Fe 元素摩尔比与实验加入的比例基本一致,进一步说明La Fe O 3已经生成.Fig .5 FE SE M i m ages and EDS spectrum of variou s f i ber sa m p les(A)FE SE M i m age of the as pepared fi bers ;(B)FE SEM i m age of sa mp les aft er cal ci nati on at 600 ;(C )corres ponding EDS s pectrum.3 结 论以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和相应的有机盐为前驱体,采用简单的静电纺丝法制得直径分布均匀的2114高等学校化学学报 V o.l 30La Fe O 3微纳米纤维,为制备更多的ABO 3钙钛矿结构氧化物微纳米纤维开创了一种有效的新方法,同时也为La Fe O 3微纳米材料在汽车尾气净化和光催化降解有毒污染物等领域的应用拓宽了范围.参 考 文 献[1] Zhang L.,Hu J .F .,Song P .,et al ..Sen s or Act u at .B [J],2006,119:315#318[2] Toan N.N.,Saukko S .,Lan tto V .,Physical B[J],2003,327:279#282[3] L U Dao Rong(鲁道荣),WANG Q iong Yan(王琼燕).M et a lli c Fun cti ona lM at eri als(金属功能材料)[J],2006,13(5):22#25[4] J ohn N.K.,Um i t S .O ..J .Cata.l [J],2008,253:200#211[5] B i b i ana P . B.,J u lio A .G .,Lu i s E. C..App.l Cata.l B :Env i ron .[J],2006,65:21#30[6] H ungM.H.,M adhava R aoM.V .,TsaiD.S ..M ater .C he m.Phys .[J],2007,101:297#302[7] V lad i s l av V .K .,AndreiV.K.,M i khailV .P .,e t al ..Che m.M at er .[J],2008,20:6457#6467[8] Zhen Y .D .,Tok A .I .Y.,J i ang S.P .,et a l ..J .Po w er Sources[J],2007,170:61#66[9] Chen J .,L i ang F .L .,L i u L.N.,et a l ..J .Po w er Sources[J],2008,183:586#589[10] W ang Y .P .,Zhu J .W.,Zhang L .L .,et al ..M ater .Lett .[J ],2006,60:1767#1770[11] Y ang Z .,Hu ang Y .,Dong B.,et a l ..M at er .Res .Bu l .l [J],2006,41:274#281[12] Zh ou X .F .,Zhao Y.,Cao X .Y.,et al ..M ater .Lett .[J ],2008,62:470#472[13] Y ang Y .,W ang H.Y.,L iX .,et al ..M ater .Lett .[J],2009,63:331#333[14] WANG Li Fang(王丽芳),Z HAO Yong(赵勇),JI ANG Lei(江雷),et a l ..Che m.J .Ch i nes e Un i versiti es(高等学校化学学报)[J],2009,30(4):731#734[15] S i gnorelliA.J .,H ayes R.G..Phys .R ev .B[J],1973,8(1):81#86[16] L iX .,Zhang H. B.,L i u X.X.,et a l ..M ater .Ch e m.Phys .[J],1994,38(4):355#362[17] L iX .,L i u X .X .,Xu B .,e t al ..J .A lloys C o m pd .[J],1992,186(2):315#319[18] K arraker D .G ..J .Inorg .Nuc.l Che m.[J],1969,31:2815#2832[19] CHEN Y ong H ong(陈永红),WE I Y i J un(魏亦军),L I U X i ng Q i n (刘杏芹),e t a l ..Fun cti ona lM ateri als(功能材料)[J],2005,36(6):865#868Fabri cati on of LaFe O 3M icro nanofi ber by E lectrospi nni ngJIH ong W e i 1,Z HOU De Feng 1*,Z HOU X ian Feng 2,LI U H ai T ao 1,MENG Jian2(1.S c hool of B iolog ical Eng i neering,Chang c hun Uni versity of T echnology,Changchun 130012,Ch i na ;2.S t ate K ey Laboratory of Rare E ar t h R esource U tilizati on ,Institute of A pp lied Che m istry,Chinese A cad e m y of Sciences ,Changchun 130022,China)Abst ract Per ovsk ite structure LaFe O 3M i c ro nano fi b er w as successf u ll y fabricated via e lectrospinn i n g co m b i n ed w ith sol gel techno logy .The sa m ples ofLaFe O 3m icro nanofi b erw ere characterized by ther m og rav i m etr y differential t h er m a l ana l y sis(TG DTA ),X ray diffracti o n(XRD),Fouri e r transfor m i n frared (FT I R ),X ray photoe lectron spectr oscopy(XPS)and fi e l d e m ission scann i n g e l e ctr on m icroscopy(FE SE M )technology ,re specti v e l y .The results show that the perovsk ite structure LaFe O 3crysta ls beg i n to for m at 390 ,acco m pa n ied by a s m a ll a m ount ofw eak La 2O 2CO 3and Fe 2O 3hybri d ,t h e orthogona l per ovsk ite structure LaFe O 3m i cro nanofiber is obta i n ed by ca lcini n g at 600 ,the d istri b uti o n o f fiber dia m eter is bet w een 300and 600n m,the average fiber dia m eter is about 420nm w ith an average gra i n size o f 28nm.K eywords E lectrospi n ning techno logy ;M icro nano fi b er ;La Fe O 3(Ed.:F ,G )2115 N o .11 季宏伟等:静电纺丝法制备L aF e O 3微纳米纤维。
静电纺丝方法制备微纳米纤维材料总结
静电纺丝方法制备微纳米纤维材料总结静电纺丝方法是一种常用的制备微纳米纤维材料的技术，通过电场作用下的聚合物溶液或熔体，通过静电纺丝设备的喷头产生纤维，并在收集器上形成纤维膜。
此方法制备的微纳米纤维材料具有较大的比表面积、高孔隙度和优良的力学性能。
本文将对静电纺丝方法制备微纳米纤维材料的原理、工艺参数以及其应用领域进行总结。
首先，静电纺丝方法的原理是利用高电场下溶液或熔体的表面电荷受力，使其成为纤维的形态。
通过调节聚合物溶液或熔体的流变性能、电纺喷头和收集器的设计，可控制纤维的形貌、直径以及纤维间距等关键参数。
静电纺丝方法的制备过程主要包括溶液的制备、电纺设备的调试和纤维的收集等步骤。
其次，制备微纳米纤维材料时，需要注意一些关键工艺参数的选择和调节。
首先是聚合物的选择，其溶解性能和流变性能会对纤维的形貌和直径产生影响。
一般来说，高分子量和低浓度的溶液易于形成细纤维。
其次是溶液或熔体的流变性能，影响着纤维的拉伸性能和成纤性能。
选择适当的流变模型和控制流体参数，能够得到理想的纤维形态。
此外，还需要注意电纺设备参数的调整，如高电压频率、纤维收集器的距离和喷头内腔的压力等。
静电纺丝方法制备的微纳米纤维材料在多个领域具有广泛的应用。
首先，在纺织领域，这种方法被用于制备细纤维基质，用于增强材料、抗菌纺织品和过滤材料等。
其次，在生物医学领域，微纳米纤维材料被用于组织工程、药物传递和伤口修复等。
利用静电纺丝方法制备的微纳米纤维材料具有更高的比表面积，能提供更好的细胞附着和药物释放性能。
此外，这种方法还被用于能源储存和传感器等领域，通过改变纤维材料的构建方式和组分，可以制备出具有特定功能的材料。
总的来说，静电纺丝方法是一种有效制备微纳米纤维材料的技术。
通过合理选择聚合物、调节工艺参数以及应用领域的选择，可以得到具有优良性能的微纳米纤维材料。
然而，当前该方法还存在一些挑战，如纤维直径不均匀性、生产规模化难度和设备成本等。
《静电纺丝制备In2O3基纳米纤维及其对丙酮气敏性能研究》范文
《静电纺丝制备In2O3基纳米纤维及其对丙酮气敏性能研究》篇一一、引言随着科技的发展，材料科学领域在探索新型材料方面取得了显著的进步。
其中，In2O3基纳米材料因其独特的物理和化学性质，在传感器、催化剂、太阳能电池等领域具有广泛的应用前景。
静电纺丝技术作为一种制备纳米纤维的有效方法，为In2O3基纳米材料的制备提供了新的途径。
本文旨在研究通过静电纺丝制备的In2O3基纳米纤维及其对丙酮气敏性能的探究。
二、静电纺丝制备In2O3基纳米纤维1. 材料与设备本实验采用In(NO3)3·xH2O、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）等材料作为原料，利用静电纺丝设备进行In2O3基纳米纤维的制备。
2. 实验方法首先，将原料按照一定比例混合，配置成均匀的溶液。
然后，将溶液注入静电纺丝设备的喷射头中，通过施加高压电场，使溶液在电场力的作用下进行拉伸、喷出并形成纤维。
最后，对制备的纤维进行热处理，得到In2O3基纳米纤维。
三、丙酮气敏性能研究1. 实验原理In2O3基纳米纤维具有较高的比表面积和良好的气体吸附性能，对丙酮气体具有较高的敏感度。
通过测量纳米纤维在不同浓度丙酮气体下的电阻变化，可以评估其气敏性能。
2. 实验过程与结果将制备的In2O3基纳米纤维置于不同浓度的丙酮气体中，测量其电阻变化。
实验结果表明，随着丙酮气体浓度的增加，纳米纤维的电阻逐渐减小。
这表明In2O3基纳米纤维对丙酮气体具有良好的敏感度。
此外，我们还发现纳米纤维的直径、表面积等因素对气敏性能具有重要影响。
四、讨论与分析1. 静电纺丝技术优势静电纺丝技术具有操作简单、成本低廉、可控制备等优点，为In2O3基纳米纤维的制备提供了有效途径。
通过调整纺丝参数，可以实现对纳米纤维直径、表面积等性能的调控。
2. In2O3基纳米纤维气敏性能分析In2O3基纳米纤维对丙酮气体具有良好的敏感度，这主要归因于其较高的比表面积和良好的气体吸附性能。
此外，纳米纤维的直径、表面积等因素也会影响其气敏性能。
静电纺丝纳米纤维制备与应用研究
静电纺丝纳米纤维制备与应用研究概述静电纺丝纳米纤维技术是一种制备纳米纤维的新型工艺，采用静电场作用使高分子材料形成极细的纤维。
静电纺丝技术具有成本低、工艺简单等优点，因此近年来越来越多的科学家们开始关注这项技术，并积极进行研究，不断拓展其应用领域。
静电纺丝纳米纤维制备静电纺丝是一种无模板、无溶剂的制备技术，仅需在电场作用下使溶液中的高分子溶液不断发生列向伸张、电介质内的带电离子复合结构形成，并引导高分子流体在不同的相空间中逐渐聚合，形成具有高比表面积和纤维形态的纳米材料。
制备过程中，需要考虑材料中高分子浓度、电压、电场强度等因素的影响，从而得到尺寸、结构和物理性能优异的纳米纤维。
静电纺丝纳米纤维应用研究静电纺丝纳米纤维应用广泛，从新能源材料、环保材料到医疗用材料等领域都有其独特的应用价值。
1. 新能源材料静电纺丝纳米纤维可以被用于构建半导体器件、薄膜电池、光伏电池等新型太阳能电池材料，以及燃料电池、锂离子电池等能源转换材料。
静电纺丝纳米纤维的纤维形态和高比表面积具有机械强度高、光催化性能好等特点，可以在新能源材料的研究中发挥积极的作用。
2. 环保材料静电纺丝纳米纤维作为一种绿色材料，可以被用于制备空气、水处理、催化剂等材料。
其中，在空气净化方面，静电纺丝纳米纤维研发的纳米净化器，可以实现水处理、空气处理等方面的智能化、低能耗、高效环保的净化作用。
3. 医疗用材料静电纺丝纳米纤维作为一种生物可降解材料，具有良好的生物相容性和生物可降解性，可以被用于制备生物材料如绷带、人工器官等医疗用品。
此外，静电纺丝纳米纤维在制备医疗用品时具有材料安全性好、可控性强、防污性好等优点，因此在医疗用材料领域具有广泛的应用前景。
总结静电纺丝纳米纤维是一种具有广泛应用前景的新型技术，不仅在新能源材料方面具有重要作用，也在环保、医疗用材料等领域得到了广泛的应用。
未来，随着科学技术的不断进步和高分子化学等领域理论的不断深入，静电纺丝纳米纤维技术和材料将会得到更大的发展和应用。
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Vo.l 28高等学校化学学报No .72007年7月 CHEM I CAL J OURNAL OF CH I NESE UN I VERSI T I E S 1220~1222静电纺丝法制备SrTi O 3多晶微纳米纤维周险峰1,2,赵 勇2,曹新宇2,薛燕峰1,许大鹏1,江 雷2,苏文辉1(1.吉林大学物理学院,长春130012;2.中国科学院化学研究所分子科学中心,北京100080)摘要 应用静电纺丝法并结合So l g el 技术制备了SrT i O 3微纳米纤维.SE M,TEM 及电子衍射分析结果显示,于900 煅烧获得的纤维直径分布在50~400n m 之间,其典型直径约为280n m.XRD 分析结果表明,纤维由立方结构的S r T i O 3晶粒组成,平均晶粒尺寸为33n m.关键词 静电纺丝;溶胶 凝胶;钛酸锶(Sr T i O 3);超细纤维中图分类号 O 614 文献标识码 A 文章编号 0251 0790(2007)07 1220 03收稿日期:2007 03 19.基金项目:国家自然科学基金(批准号:30370406)资助.联系人简介:许大鹏(1960年出生),男,博士,教授,博士生导师,主要从事稀土纳米材料研究.E m ai:l xudp@jlu .edu .cn 钛酸锶(Sr T i O 3)为典型的ABO 3钙钛矿型氧化物,由于具有高介电常数、低介电损耗和热稳定性好等优点,在电子、机械和陶瓷工业领域中已得到广泛应用[1].近年来,Sr T i O 3纳米材料的制备和研究已引起了人们的极大兴趣,但已有研究主要集中于纳米粉体和纳米薄膜上[2,3],而具有准一维结构的Sr T i O 3微纳米纤维的制备及研究还未见报道.作为一种制备微纳米超细纤维重要而简单的方法,静电纺丝技术被应用于无机材料微纳米纤维的制备始于2002年[4],至今人们已制备出20多种无机材料超细纤维[5~7].当前国际上微米/纳米系统的研究热点是纳米材料的可控调变制备及其在纳电子学中的应用,通过制备尺寸、形貌和结构都可控的微米/纳米结构单元,进而研究组装分子电子器件、纳米结构传感器等新型器件.因此,制备具有准一维结构的Sr T i O 3微纳米电子陶瓷纤维,在纳电子学研究方面具有重要的应用价值.本文应用静电纺丝法并结合溶胶 凝胶(So l ge l)技术,制备了Sr T i O 3多晶微纳米纤维.1 实验部分1.1 试剂与仪器乙酸锶[Sr(C H 3C OO )2 1/2H 2O )],分析纯,A lfa A esar 公司;钛酸四丁酯[T i(OC 4H 9)4],化学纯,北京化学试剂公司;聚乙烯吡咯烷酮(P VP), A.R.级,ALDR I C H 公司,平均分子量1300000;无水乙醇(C 2H 5OH )和冰醋酸(C H 3COOH )均为分析纯,北京化学试剂公司.JEOL JS M 6700F 型扫描电子显微镜(SE M );J EOL 100CX 型透射电子显微镜(TE M );R i g aku D /m ax 2500型X 射线衍射仪(XRD);STA 409PC 型差热 热重分析仪(TG DSC ,NETZSC H 公司).1.2 前驱体溶胶的配制在搅拌下,将0 54g 乙酸锶缓慢地加入到10mL 质量分数为10%的PVP 乙醇溶液中,再滴入1mL 冰醋酸,然后把0 85g 钛酸四丁酯边搅拌边滴入到上述溶液中,在室温下搅拌2h,得到前驱体溶胶.1.3 静电纺丝将前驱体溶胶加入到由玻璃注射器制成的纺丝器中(纺丝喷头内径为0 8mm ),用一根插入前驱体溶胶中的铜丝作阳极,铝箔作阴极,铝箔与水平面成30!角,阳极和阴极之间的垂直距离为15c m,在18kV 电压下静电纺丝,在铝箔上即得到无序排列的复合超细纤维.1.4 Sr T i O 3微纳米纤维的制备将从铝箔上取下来的复合纤维放入马弗炉中,以2 /m i n 的速率升温,在600,800和900 下分别停留2,1和1h 后再自然冷却到室温,得到Sr T i O 3微纳米纤维.2 结果与讨论2.1 纤维的形貌图1为PVP /Sr T i O 3复合纤维在不同煅烧温度下的SE M 图.观察发现,煅烧前的纤维[图1(A )]表面平滑,直径分布在100~1000nm 之间,其典型直径为700nm.此时纤维是由PVP 、乙酸锶和钛酸四丁酯等组成的混合物,因此表面平滑,而PVP 起模板导向作用.在600及800 下煅烧后[图1(B ),(C )],纤维直径逐渐变细,纤维表面也变得粗糙起来.在900 下煅烧后[图1(D)],纤维的直径分布在50~400nm 之间,典型直径约为280nm.这是由于PVP 、乙酸锶和钛酸四丁酯等在高温下的分解、燃烧和反应,有机物挥发和形成Sr T i O 3纤维后的进一步收缩所致.此时纤维只是由Sr T i O 3晶粒组成的,纤维表面粗糙、直径变细.Fig .1 SEM i m ages of the as p repared fi b ers(A ),and those after ca l c i nation at600 (B ),800 (C)and 900 (D)图2为于900 煅烧所得样品中较细纤维的TE M 以及电子衍射图(ED ).从TE M 照片中可以看出纤维直径约为60nm ,表面较为粗糙.同心环状的电子衍射图表明纤维是由多晶颗粒组成,TE M 图像观测的典型晶粒尺寸约为30nm 左右.Fig .2 TEM i m age w ith the correspond i ng ED pattern(inse t)of the as p repared fibers calcinated at900Fig .3 XRD pattern s of the as prepared fibers(a ),and those after calc i nations at 600 (b ),800 (c )and 900 (d )2.2 X射线衍射分析Fig .4 TG DSC cu rves of hybrid fi b er s of PVP /SrT i O 3样品的XRD 分析(图3)表明,电纺纤维在煅烧之前,均未出现Sr CO 3,T i O 2,Sr T i O 3的特征峰.于600 煅烧后,出现了较强的Sr CO 3特征峰和少数很弱的Sr T i O 3特征峰[8];煅烧到800 时,Sr C O 3的特征峰消失,以立方相Sr T i O 3的特征峰为主,并出现少量较弱的T i O 2特征峰;于900 煅烧后,仅剩下清晰完整的立方相Sr T i O 3的特征峰,表明此条件下已完全生成了Sr T i O 3微纳米纤维.由Scherrer 公式计算,样品在900 煅烧后,晶粒的平均粒径为33nm,与透射电镜观察到的结果(图2)基本一致.2.3 PVP /SrTi O 3复合纤维的热分析TG DSC 分析结果(图4)表明,PVP /Sr T i O 3复1221 N o .7 周险峰等:静电纺丝法制备SrT i O 3多晶微纳米纤维1222高等学校化学学报 V o.l28合纤维的分解和反应形成Sr T i O3纤维分为四个阶段:在18~223 之间失重9 94%,DSC曲线上出现一个宽吸热峰(中心为123 ),是复合纤维失去水分及结晶水所致;在223~388 之间失重25 26%,DSC曲线上出现一个较强的放热峰(中心为338 ),对应于是PVP和其它挥发性物质(H2O 和CO2等)的初步分解、挥发和燃烧;在388~659 之间失重28 28%,对应于448 处有一个很强的放热峰,这是由于PVP完全分解燃烧和有机物氧化分解生成Sr CO3,Sr CO3进一步与T i O2反应生成Sr T i O3所致[8];在659~880 之间失重4 74%,相应地在834 处有一个放热峰,是未完全反应的少量Sr C O3与T i O2反应生成Sr T i O3并放出CO2所致.参 考 文 献[1] Sabol sky E.M.,Ja m eA.R.,K o w o m S.,et a l..App.l Phys.Lett.[J],2001,17:2551∀2553[2] Gao Y.F.,Yos h itake M.,T etsu Y.,et a l..M aterial Science and Engi neering.B[J],2003,99:290∀293[3] Zhang S. C.,Liu J.X.,H an Y.X.,et al..M aterial Science and Engi n eeri ng.B[J],2004,110:11∀17[4] Shao C.L.,K i m H.Y.,Gong J.,e t al..Nanot echnol ogy[J],2002,13:635∀637[5] SHAO C hang Lu(邵长路),GUAN H ong Yu(关宏宇),W EN Shang B i n(温尚彬),e t al..Che m.J.Ch i neseU n i vers ities(高等学校化学学报)[J],2004,25(6):1013∀1015[6] HONG You L i ang(洪友良),SHANG T i e C un(商铁存),JI N Yu W ei(靳玉伟),et a l..C he m.J.Ch i n ese Un i versiti es(高等学校化学学报)[J],2005,26(5):985∀987[7] L iD.,Jesse T.M.,X i a Y.N..J.Am.Cera m.S oc.[J],2006,89:1861∀1869[8] CHEN Zhen L i ang(陈贞亮),W ANG Zheng Cun(王政存),SHEN Cheng M i n(申承民),et al..Jou rnal of Functi onalM ateri als(功能材料)[J],1999,30:633∀635Preparati on of Polycrystalli ne SrT i O3U ltrafi neF i bers via E lectrosp i nni ngZ HOU X ian Feng1,2,ZHAO Yong2,C AO X i n Yu2,XUE Yan Feng1,XU Da Peng1*,JI A NG Lei2,S U W en H u i1(1.Colle ge of Physics,J ili n U ni ver sity,Chang chun130023,China;2.Center for M olecul ar S ciences,Institute of Che m istry,Chi nese A cade my of S ciences,B eijing100080,Chi na)Abst ract Perorskite struet u re Sr T i O3u ltrafine fi b ers w ere successfully fabricated vi a electrospi n ning co m b i n ed w ith So l ge l techno logy.Po l y crysta lline Sr T i O3fi b ers w ith a d i a m eter range of50∀400nm w ere ob tained w ith ca lci n ation o f the inorganic/organic hybri d fibers at900 for1h.The m orpho l o gy,m icrostruc ture,cr ystal structure and ther m a l analysis w ere i n vestigated via SE M,TE M,XRD and TG DSC,respective l y.The results show that the cr ystalline phase and m orphology o f Sr T i O3fibers w ere greatly i n fluenced by the calcina ti o n te m perature.K eywords E lectrospi n ning;Sol ge;l Sr T i O3;U ltrafi n e fi b ers(Ed.:M,G)。