【摘要】：一維納米材料具有維數(shù)低、長徑比大和物理性能優(yōu)越于普通固體材料的特點(diǎn),并具有其它一些零維和二維納米材料不具有的新特性和新效應(yīng),包括光開關(guān)效應(yīng)、場發(fā)射效應(yīng)、熱電效應(yīng)等。因此,關(guān)于一維納米材料的研究是近期材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)課題。 一維納米材料包括納米管、納米線、納米帶、納米棒、納米纖維等。靜電紡絲方法是能連續(xù)制備一維納米纖維的有效手段。采用靜電紡絲方法能獲得多種不同形態(tài)的納米纖維。近年來,在材料功能化,光電子器件微型化的發(fā)展趨勢下,復(fù)合納米纖維的制備和性能研究備受關(guān)注。有機(jī)小分子材料具有特有的結(jié)構(gòu)和功能的多樣性、易裁剪性,在激光、光電二極管、傳感器、熒光分析、信息化學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。因此,本論文采用直接摻雜的方式將有機(jī)小分子和聚合物復(fù)合,再以靜電紡絲方法作為技術(shù)支持手段,制備了聚合物-有機(jī)小分子復(fù)合納米纖維,研究了其光致發(fā)光及光電性能,為研究聚合物-有機(jī)小分子復(fù)合光電子器件提供了堅實(shí)的理論依據(jù)。 本論文的主要內(nèi)容包括: (1)采用靜電紡絲方法獲得了摻雜兩種有機(jī)小分子1,3,5-三苯基-2-吡唑啉(TPP)和4-(二腈亞甲叉) -2-甲基-6-(4-二甲胺基-苯乙烯)-4H-吡喃(DCM)的發(fā)光可調(diào)的聚環(huán)氧乙烷(PEO)-TPP/DCM復(fù)合納米纖維。制備的PEO-TPP/DCM復(fù)合納米纖維表面光滑,平均直徑約200nm。利用激發(fā)光譜、發(fā)射光譜、熒光壽命、熒光顯微鏡圖像等多種現(xiàn)代測試手段表明了復(fù)合納米纖維中存在從TPP到DCM的有效的F?rster能量轉(zhuǎn)移。通過對TPP和DCM摩爾比的改變,實(shí)現(xiàn)了復(fù)合納米纖維的發(fā)光顏色從藍(lán)色到橙色的調(diào)控。當(dāng)TPP和DCM的摩爾比為1/0.02,復(fù)合納米纖維發(fā)射白光。 (2)采用靜電紡絲方法獲得了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)-蒽復(fù)合納米纖維。SEM圖像、TEM圖像及AFM圖像顯示復(fù)合納米纖維表面光滑,蒽和PVP相容性很好,蒽均勻分散在PVP中。光譜分析結(jié)果表明,PVP-蒽復(fù)合納米纖維跟蒽固體體相材料相比,蒽晶體聚集度降低,發(fā)光更強(qiáng)、熒光壽命更長、熱穩(wěn)定性更好。PVP-蒽復(fù)合納米纖維表現(xiàn)出介關(guān)狀態(tài)的發(fā)光性質(zhì),最強(qiáng)發(fā)射峰位置和蒽激基締合物的發(fā)射都跟PVP濃度無關(guān),主要決定于PVP和蒽的質(zhì)量比。 (3)有報導(dǎo)以p型材料聚對苯乙炔(PPV)和n型材料富勒烯制成的p-n型PPV-富勒烯(C60)一維復(fù)合納米纖維器件表現(xiàn)出良好的光電響應(yīng)。但富勒烯溶解性很差,不溶于一般的有機(jī)溶劑,這一定程度上影響進(jìn)一步改善一維復(fù)合納米纖維器件性能。因此,本文以富勒烯為原料合成了水溶性富勒烯衍生物富勒醇,將它的水溶液直接摻雜到以對氯芐和四氫噻吩為原料合成的PPV前驅(qū)物乙醇溶液中,經(jīng)過靜電紡絲及高溫?zé)Y(jié)過程獲得了PPV-富勒醇復(fù)合納米纖維,并制作了PPV-富勒醇復(fù)合纖維光電響應(yīng)器件。光電響應(yīng)測試結(jié)果表明,PPV-富勒醇復(fù)合納米纖維器件具有明顯的光生電流作用。
【圖文】：

Figure6. Schmatic of electrospinning apparatus[25].圖 6. 靜電紡絲裝置示意圖[25].6是典型靜電紡絲裝置示意圖[25]。它主要包括三個部分：靜電高壓電源、和細(xì)噴管組成的噴絲裝置、收集裝置。液體包括高分子熔體或溶液。靜電壓是可調(diào)的，可調(diào)范圍一般為幾千伏到幾萬伏。液體儲存器和細(xì)噴管是連噴絲裝置由注射器和內(nèi)徑為0.7-1mm 的毛細(xì)管組成。收集裝置為連地線的。紡絲前先將電源的正負(fù)極分別連接在噴絲裝置和收集裝置。正極可以直的細(xì)管，也可以將連接正極的能導(dǎo)電的電絲（如銅絲）直接插入液體儲存置安裝在噴絲裝置的正面位置。開啟高壓電源，此時收集裝置和細(xì)噴管之的電場，同時儲存器中的高分子熔體或溶液帶電。電壓調(diào)到一定程度時，錐狀即Taylor錐，將電壓繼續(xù)調(diào)大，當(dāng)電場力超過液體表面張力的臨界值面張力形成射流。射流到達(dá)收集板之前經(jīng)過加速、不規(guī)則性螺旋運(yùn)動、溶，最終固化形成直徑為小至幾納米大至幾微米的纖維，落在收集板上。

. SEM images of electrospun SLPF with different polymer concentrations in formic acwt%, (b) 4.1 wt%, (c) 8.1 wt%, (d) 12.1 wt%[26].. SLPF甲酸溶液在不同濃度下靜電紡絲沉積物的掃描電子顯微鏡圖像(a) 0.8 wt.%c) 8.1 wt.%, (d) 12.1 wt%[26].uchko等[26]研究了蛋白質(zhì)SLPF/甲酸溶液的靜電紡絲，圖7顯示了他們在KV/cm，，收集距離為2cm，在不同濃度SLPF甲酸溶液條件下所獲得的沉。當(dāng)?shù)蜐舛?.8 wt%時，溶液的黏度低，紡絲溶液射流在電場作用下分（a）所示，看不到纖維。當(dāng)濃度為4.1 wt%時，依然得到液滴，但跟濃，沉積的液滴帶有一些纖維狀的粗糙物，如圖7（b）所示。當(dāng)濃度增加積物的形態(tài)變?yōu)槔w維加微粒，如圖7（c）所示。當(dāng)濃度繼續(xù)增加為12液具有足夠的的黏度，靜電紡絲過程中射流高度拉伸成絲，而不會破裂基本由光滑的纖維組成，結(jié)果如圖7（d）所示。、紡絲條件一) 電壓
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TB383.1

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本文編號：2516379