各向異性導(dǎo)電磁光三功能三色旗型納米帶陣列及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體說涉及一種各向異性導(dǎo)電磁光三功能三色旗型納米帶陣列及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米帶的制備與性質(zhì)研宄目前是材料科學(xué)、凝聚態(tài)物理、化學(xué)等學(xué)科研宄的前沿?zé)狳c(diǎn)之一。納米帶是一種用人工方法合成的呈帶狀結(jié)構(gòu)的納米材料，它的橫截面是一個矩形結(jié)構(gòu)，其厚度在納米量級，寬度可達(dá)到微米級，而長度可達(dá)幾百微米，甚至幾毫米。納米帶由于其不同于管、線材料的新穎結(jié)構(gòu)以及獨(dú)特的光、電、磁等性能而引起人們的高度重視。
[0003]三色旗中三種條帶顏色分別代表不同含義，例如法國國旗，三種條帶顏色分別代表自由、平等和博愛。類似地，我們將三種化學(xué)組成在同一納米帶中具有明確三個分區(qū)納米條帶結(jié)構(gòu)，分別具有三種特性，如一側(cè)納米條帶具有發(fā)光功能，中間納米條帶具有導(dǎo)電性，另一側(cè)納米條帶具有磁性，這樣的納米帶稱為三色旗型納米帶，該種特性結(jié)構(gòu)納米帶具有光電磁三功能。如果采用特殊的接收裝置，這些三色旗型納米帶可以定向排列，形成三色旗型納米帶陣列，這種具有光電磁三功能、結(jié)構(gòu)新穎的三色旗型納米帶陣列將在未來納米結(jié)構(gòu)器件和醫(yī)療診斷治療中具有重要的應(yīng)用前景，這方面的研宄還未見報道。
[0004]四氧化三鐵Fe3O4是一種重要而廣泛應(yīng)用的磁性材料。人們已經(jīng)采用多種方法，如沉淀法、溶膠-凝膠法、微乳液法、水熱與溶劑熱法、熱分解法、靜電紡絲法等方法成功地制備出了 Fe3O4納米粒子、納米棒、納米線、納米膜、雜化結(jié)構(gòu)、核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒等納米材料，技術(shù)比較成熟。稀土金屬鎮(zhèn)配合物Tb(BA)3phen，Tb3+為鎮(zhèn)離子，BA為苯甲酸，phen為鄰菲啰啉，因鋱離子獨(dú)特的電子構(gòu)型而成為具有獨(dú)特性能的發(fā)光材料，如發(fā)光強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好、熒光量子產(chǎn)率高、單色性好等優(yōu)點(diǎn)，是一種廣泛應(yīng)用的熒光材料。聚苯胺PANI由于其容易合成、電導(dǎo)率高和環(huán)境穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為導(dǎo)電聚合物領(lǐng)域研宄的熱點(diǎn)之一。人們已經(jīng)合成了納米線、納米棒、納米管和納米纖維等一維納米結(jié)構(gòu)的聚苯胺PANI。
[0005]已有的研宄已經(jīng)證明，當(dāng)磁性化合物Fe3O4或者深顏色的導(dǎo)電聚苯胺PANI與稀土配合物Tb (BA)3Phen直接混合會顯著降低其發(fā)光效果，因此要獲得Tb (BA) 3phen良好的發(fā)光效果，必須使Tb (BA) 3phen與Fe3O4或PANI實(shí)現(xiàn)有效分離。如果將Tb (BA) 3phen分散于高分子聚甲基丙烯酸甲酯PMMA中制備成納米帶，作為三色旗型納米帶的一側(cè)條帶，則具有發(fā)光特性；將導(dǎo)電高分子聚苯胺PANI與PMMA混合制備成納米帶，導(dǎo)電PANI是連續(xù)的，保證了其的高導(dǎo)電性，作為三色旗型納米帶的中間條帶，則具有導(dǎo)電特性；而將Fe3O4納米晶與PMMA混合制備成納米帶，作為三色旗型納米帶的另一側(cè)條帶，則具有磁性，形成[Tb(BA)3phen/PMMA] // [PANI/PMMA] // [Fe304/PMMA]光電磁三功能三色旗型納米帶，“//”代表納米條帶平行并行排列，從而可以使Fe3O4和導(dǎo)電聚苯胺PANI與Tb(BA) 3phen實(shí)現(xiàn)了有效分離，獲得良好的發(fā)光效果。如果采用特殊裝置，還可以得到三色旗型納米帶陣列，這樣沿著納米帶長度方向?qū)щ娦詮?qiáng)，而沿著垂直于納米帶方向和厚度方向的導(dǎo)電性弱，具有各向異性導(dǎo)電，這樣就可以得到[Tb (BA) 3phen/PMMA] // [PANI/PMMA] // [Fe304/PMMA]各向異性導(dǎo)電磁光三功能三色旗型納米帶陣列，此種特殊的納米結(jié)構(gòu)，將在未來納米結(jié)構(gòu)器件和醫(yī)療診斷治療中具有重要的應(yīng)用。目前尚未見相關(guān)的文獻(xiàn)報道。
[0006]專利號為1975504的美國專利公開了一項(xiàng)有關(guān)靜電紡絲方法(electrospinning)的技術(shù)方案，該方法是制備連續(xù)的、具有宏觀長度的微納米纖維的一種有效方法，由Formhals于1934年首先提出。這一方法主要用來制備高分子納米纖維，其特征是使帶電的高分子溶液或熔體在靜電場中受靜電力的牽引而由噴嘴噴出，投向?qū)γ娴慕邮掌粒瑥亩鴮?shí)現(xiàn)拉絲，然后，在常溫下溶劑蒸發(fā)，或者熔體冷卻到常溫而固化，得到微納米纖維。近10年來，在無機(jī)纖維制備技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)了采用靜電紡絲方法制備無機(jī)化合物如氧化物納米纖維的技術(shù)方案，所述的氧化物包括Ti02、ZrO2, Y2O3, Y2O3:RE3+(RE3+= Eu 3+、Tb3+、Er3+、Yb3+/Er3+)、N1, Co3O4, Mn2O3> Mn3O4, CuO, S12, A1203、V2O5, ZnO、Nb2O5, MoO3>CeO2> LaMO3(Μ = Fe、Cr、Mn、Co、N1、Al)、Y3A15012、La2Zr2O7等金屬氧化物和金屬復(fù)合氧化物。Q.Z.Yu, et al.采用靜電紡絲技術(shù)制備了聚苯胺PANI納米纖維[Mater.Sc1.Eng.B，2008，150，70-76]。已有人利用靜電紡絲技術(shù)成功制備了高分子納米帶[MaterialsLetters, 2007, 61:2325 - 2328 ； Journal of Polymer Science: Part B: PolymerPhysics, 2001, 39:2598 - 2606]。有人利用錫的有機(jī)化合物，使用靜電紡絲技術(shù)與金屬有機(jī)化合物分解技術(shù)相結(jié)合制備了多孔SnO2納米帶[Nanotechnology, 2007，18:435704]；有人利用靜電紡絲技術(shù)首先制備了 PEO/氫氧化錫復(fù)合納米帶，將其焙燒得到了多孔SnO2納米帶[J.Am.Ceram.Soc., 2008, 91 (1): 257-262] ο董相廷等采用靜電紡絲技術(shù)制備了稀土三氟化物納米帶[中國發(fā)明專利，申請?zhí)?201010108039.7]、二氧化鈦納米帶[中國發(fā)明專利，授權(quán)號:ZL200810050948.2]和Gd3Ga5O12:Eu3+多孔納米帶[高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報，2010，31 (7)，1291-1296]。董相廷等使用單個噴絲頭、采用靜電紡絲技術(shù)制備了 PAN/Eu(BA)3Phen復(fù)合發(fā)光納米纖維[化工新型材料，2008, 36 (9)，49-52];王策等使用單個噴絲頭、采用靜電紡絲法制備了聚乙烯吡咯烷酮/四氧化三鐵復(fù)合納米纖維[高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報，2006，27 (10) ,2002-2004] ；Qingbiao Yang, et al使用單個噴絲頭、采用靜電紡絲技術(shù)制備了 Fe203nanoparticles/Eu(DBM)3(Bath)復(fù)合雙功能磁光納米纖維[Journalof Colloid and Interface Science, 2010, 350, 396-401];董相廷等米用靜電紡絲技術(shù)制備了 Fe304/Eu(BA)3phen/PVP 磁光雙功能復(fù)合納米纖維[Journal of NanoparticleResearch, 2012，14(10):1203-1209]和磁光雙功能 Fe304/Eu(BA)3phen/PMMA 復(fù)合納米帶[國家發(fā)明專利，申請?zhí)?201110303031.0 ；Optical Materials, 2013，35 (3)，526-530]。董相廷等使用單個噴絲頭、采用靜電紡絲技術(shù)制備了 Eu (BA) 3phen/PANI/PVP光電雙功能復(fù)合納米纖維[高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報，2012，33 (8) ,1657-1662];董相廷等利用靜電紡絲技術(shù)制備了 Eu(BA) 3phen/PVP//PANI/PVP光電雙功能兩股并行納米纖維束[國家發(fā)明專利，申請?zhí)?201210407369.5];董相廷等利用靜電紡絲技術(shù)制備了 Fe304/PVP//Eu(BA)3phen/PVP磁光雙功能兩股并行復(fù)合納米纖維束[國家發(fā)明專利，申請?zhí)?201110249651.0]。目前，未見利用靜電紡絲技術(shù)制備[Tb (BA) 3phen/PMMA]//[PANI/PMMA]//[Fe304/PMMA]各向異性導(dǎo)電磁光三功能三色旗型納米帶陣列的相關(guān)報道。