静电纺丝技术制备Tb(BA)3phen/PANI/PMMA光电双功能复合纳米带与性能研究

摘 要 静电纺丝技术在构筑一维纳米结构材料领域已发挥了非常重要的作用，应用静电纺丝技术已经成功的制备出了结构多样的纳米纤维材料并应用于各个领域。自20世纪70年代后期，首次发现了聚乙炔具有导电现象，此后经过了几十年的发展，逐步发现了一系列的导电聚合物。而将纳米的概念引入到导电高分子材料的研究虽是近年来的事]，但是因导电高分子纳米复合材料可同时将高分子自身的导电性以及纳米颗粒的功能性集于一身，具有极强的应用背景，从而一跃成为纳米复合材料领域的一个重要研究方向。

关键词 静电纺丝技术 光电双功能 纳米带

1 实验部分

1.1 试剂及仪器

甲基丙烯酸甲酯（MMA）， Tb4O7（4N），邻菲罗啉（phen，分析纯），苯甲酸（HBA，分析纯），氯仿（CHCl3，分析纯），N，N-二甲基甲酰胺（DMF，分析纯） 无水乙醇，苯胺，过硫酸铵（APS，分析纯），浓HCl（分析纯），过氧化二苯甲酰（BPO）。

1.2 前驱体溶液的制备

在室温下，将不同质量的已制备的PANI粉末溶于CHCl3和DMF（二者比例为15：1）中，超声20min后，磁力搅拌，同时缓慢加入不同质量的稀土配合物和0.5gPMMA继续磁力搅拌24h，得到前驱体溶液。

1.3 Tb（BA）3phen/PANI/PMMA复合纳米带的制备

将纺丝前驱液转移到喷嘴内径为0.5mm的注射器中，注射器内的溶液中插入碳棒作阳极，用铁丝网做阴极接受网，两极通过直流高压电源连接，喷嘴和铁丝网之间的距离为15cm，将两极电压调到6kV，喷头与水平方向垂直，相对湿度50 %-70 %，接通电源，在铁丝网上收集到产物。

2 结果与讨论

2.1 扫描电镜（SEM）

通过对Eu（BA）3phen/PMMA复合带扫描电镜照片 ，可见复合纳米带的带宽及带厚的分布较均匀，分散性良好，且表面有不规则孔隙，孔隙是由于氯仿挥发导致，通过对Tb（BA）3phen/PANI/PMMA复合纳米带的扫描电镜照片，可见纳米带分散性好且均匀，纳米带表面仍然有孔隙且出现不规则颗粒斑点，为PANI掺杂所致。Tb（BA）3phen/PMMA复合纳米带宽度约为11.42±0.86μm，厚度约1.1μm左右，Tb（BA）3phen/PANI/ PMMA复合纳米带宽度约为17.6±2.38μm，厚度约为1.3μm，可见加入聚苯胺后纳米带宽度有较为明显的增大。

2.2 荧光光谱分析

在室温下对Tb（BA）3phen/PVP复合纳米纤维进行荧光光谱分析，可见其最强激发峰位于272 nm处，此外还有一些较弱的激发峰。以272nm为激发波长，得到样品的发射光谱，如图2（b）所示，纳米带的发射峰分别位于491nm、547nm、590nm、620nm处，分别对应着Tb3+离子的特征跃迁。Tb（BA）3phen/PANI/PMMA复合纳米带在Tb（BA）3phen： PMMA为25%， PANI： PMMA为10%时荧光发射最强。

2.3 电性质分析

在Tb（BA）3phen：PMMA为25%时，掺杂不同含量的PANI得到不同配比的Tb （BA）3phen/PANI/PMMA复合纳米带，电性质分析结果显示，未掺杂PANI的Tb（BA）3phen/PMMA复合纳米带的电性质在高频和低频下几乎无响应，而掺杂聚苯胺粉末的Tb （BA）3phen/PANI/PMMA复合纳米带则表现出随着交流电频率的增加，其介电常数逐渐减小，在低频区域（1-105Hz）较平缓，在高频区域（105-106Hz）下降稍快；随加入聚苯胺含量的增加其电导率逐渐增大，在PANI： PMMA为50%时，其电导率在高频（106Hz）下可达2.61×10-7S/cm。

3 小结

采用静电纺丝法制备了光电双功能Tb（BA）3phen/PANI/PMMA复合纳米带，由于氯仿的挥发导致纳米带表面出现褶皱和孔隙，并且Tb（BA）3phen/PANI/PMMA复合纳米帶表面出现不规则颗粒斑点，Tb（BA）3phen/PMMA复合纳米带宽度约为11.42±0.86μm，厚度约1.1μm左右，Tb（BA）3phen/PANI/PMMA复合纳米带宽度约为17.6±2.38μm，厚度约为1.3μm，可见加入聚苯胺后纳米带宽度有较为明显的增大；荧光光谱分析表明，Tb（BA）3phen/ PMMA 与Tb（BA）3phen/PANI/PMMA纳米带的发射谱带的位置与形状基本相同，纳米带的发射峰分别位于491nm、547nm、590nm、620nm处，分别对应着Tb3+离子的特征跃迁。在PANI定量时，掺杂稀土铕配合物含量不同，复合纳米带荧光发射光谱强度先增后减，掺杂量为25%时，荧光发射光谱最强，并随PANI含量的增大而逐渐减弱。配合物定量时，随着PANI掺入量逐渐增多，其导电性能逐渐增强，在PANI颗粒掺入量达PMMA的50%时，其电导率在高频（106Hz）下可达2.61×10-7S/cm。

参考文献：

[1]Y Liu， J-H He， J-Y Yu. Bubbleelectrospinning： a novel method for making nanofibers[J]. J. Phys.： Conf.， 2008， 96（1AC1546780327）： 012001

[2]张双虎，董相廷，徐淑芝，王进贤. 静电纺丝技术制备TiO2@SiO2亚微米同轴电缆与表征[J]. 化学学报， 2007， 65（23）： 2675-2679

作者简介：王莹熇，女，1988年3月出生，白城师范学院化学学院教师，讲师，无机化学专业，研究方向为高分子材料。