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静电纺丝方法制备无机纳米纤维及其性能研究 中文摘要 静电纺丝方法制备无机纳米纤维及其性能研究 中文摘要 近年来，一维纳米材料线由于特殊的性能和潜在的技术应用吸引了人们的关注， 各种无机、有机、无机有机复合纳米纤维、纳米管、纳米线被成功制备和应用。静电 纺丝技术是一种简单高效地制备连续超细纳米纤维的方法。通过改进纺丝液配置可以 得到具有特殊结构的无机多孔纳米纤维，该纳米纤维直径小，比表面积高，在传感、 光电、催化、过滤、吸附以及医用材料等诸多领域有着广泛的应用前景。 本论文发展了溶胶凝胶法和静电纺丝技术，制备了具有特殊结构的二氧化硅无机 （SiO ）纳米纤维和二氧化钛 （TiO ）无机纳米纤维。系统考察相关工艺参数对纳米 2 2 纤维结构的的影响。此外，还对制备的无机纳米纤维的吸附性能和光电性能进行了研 究。主要研究结果如下： （1） SiO 无机纳米纤维的制备。以聚乙烯比咯烷酮（PVP ）为高分子材料，添 2 加正硅酸乙酯（TEOS ）和聚苯乙烯（PS ）微球制得纺丝液，采用静电纺丝方法制得 聚乙烯比咯烷酮（PVP ）/聚苯乙烯（PS ）/正硅酸乙酯（TEOS ）的复合纤维，经过煅 烧后得到具有多孔结构的SiO 无机纳米纤维。研究发现，纺丝电压、接收距离和纺 2 丝液推进速率一定的条件下，无机纳米纤维的孔隙率和孔洞大小随着纺丝溶液的微球 的含量增加而增加。 （2 ）二氧化硅无机纳米纤维的吸附性能研究。将纳米SiO 无机纳米纤维加入到 2 罗丹明B 溶液中，浸没一段时间后，通过比较吸附前后溶液的吸光度来研究SiO 无 2 机纳米纤维的吸附性能。研究表明，随着纤维表面大孔数量和体积的增加，SiO 无机 2 纳米纤维的染料吸附性能增加。 （3 ）TiO2 无机纳米纤维的制备。以聚乙烯比咯烷酮（PVP ）为高分子材料，添 加钛酸四异丙酯（C H O Ti ）制得纺丝液，采用静电纺丝方法制得聚乙烯比咯烷酮 12 28 4 （PVP ）/钛酸四异丙酯（C H O Ti ）的复合纤维，煅烧后得到具有多孔结构的TiO 12 28 4 2 无机纳米纤维。研究发现，通过调节纺丝优化工艺参数和煅烧温度，可以制备各种不 同直径和不同孔洞大小的TiO2 无机纳米纤维。 （4 ）TiO2 无机纳米纤维的光电性能研究。静电纺丝制得聚乙烯比咯烷酮（PVP ） I 中文摘要 静电纺丝方法制备无机纳米纤维及其性能研究 /钛酸四异丙酯（C H O Ti ）的复合纤维膜，通过剪切，叠加，剪切的方法获得纤维 12 28 4 膜垂直方向的超薄切片，煅烧后纤维膜转移到导电玻璃上，经染料敏化后，作为光阳 极材料组装成染料敏化太阳能电池。研究不同取向纤维膜材料在提高染料敏化太阳能 电池电子传输效率方面的性能。研究表明，竖直纳米纤维膜基电池的电池效率达到 3.76%，远高于平行纳米纤维膜基电池。 关键词：静电纺丝；溶胶凝胶；无机纤维；纳米材料 作 者：吴超杰