论文部分内容阅读
静电纺丝是一种简便的,借助于高压静电作用,以聚合物溶液或熔体为原料来制备高聚物纤维的方法。它制备的纤维直径范围在几十纳米至几微米之间,具有比表面积高,制备方法简单,材料及形貌可控,取料广泛等优点。因此在能源存贮、卫生保健、生物技术以及防护安全等领域有许多用途。
Ti02和Si02都是重要的无机半导体功能材料,具有优异的湿敏、气敏、介电效应、光电转化等性能,已经被广泛应用在传感器、介电材料、自洁材料和催化载体、太阳能电池等领域。
表面拉曼增强现象(Surface-enhanced Raman Scattering,SERS)自发现以来,已经被广泛应用于界面化学、传感和生物分析等相关检测领域。由于SERS方法在检测分子信号时,具有极高的检测灵敏度及选择性,可实现无损检测、微区检测及原位检测。然而,SERS技术在其应用过程中存在结果难以重复的缺陷,而且只有金、银、铜等少数几种贵金属才具有较高的增强因子(l06~1010数量级),这大大限制了SERS技术的应用。随着研究的深入,非金属材料,特别是半导体材料已经被用来作为理想的SERS基底材料,应用于分子信号的检测。
本文基于同轴静电纺丝技术的基础之上,搭建了可视化同轴共纺装置,制备得到了微/纳米级中空TiO2纤维、中空Ti02/Si02复合纤维,并将其作为基底材料应用于SERS。本论文的主要研究内容有:
1)搭建了可视化同轴共纺装置,实现了同轴共纺制备中空、核壳复合纤维实验过程的可视化操控。并通过改进电纺有序纤维的收集装置,显著地提高了电纺纤维的有序度,从而大大拓展了定向有序纳米纤维在其相关领域的应用前景。
2)基于可视化同轴共纺装置制备了中空Ti02纤维、中空Ti02/Si02复合纤维。通过讨论核、壳质溶液注射速度以及工作电压对实验结果的影响,确定了制备中空Ti02纤维、中空Ti02/Si02复合纤维的最佳实验条件。
3)采用物理吸附与高温烧结相结合的方法,将高温氧化还原法制备得到Ag纳米粒子沉积在纤维表面,得到了SERS活性的纤维质基底,并以4-巯基吡啶为探针分子,考察两种SERS活性纤维质基底增强效果及其稳定性。