一种复合纳米发光纤维材料的制备方法

摘要

一种复合纳米发光纤维材料的制备方法，将稀土配合物或稀土掺杂纳米晶与聚合物单体反应形成核-壳结构的复合物；将此复合物破乳、分离、干燥，得到稀土配合物-聚合物或稀土掺杂纳米晶-聚合物复合纳米粒子粉末；将上述复合纳米粒子粉末配置成电纺溶液，静电纺丝法制备复合纳米发光纤维材料。本发明开辟了一条获得分散性好、取向性高、化学稳定性强、发光效率高的稀土有机-无机复合纳米纤维材料的新途径。这些纤维将在光通讯、激光、交通运输、航海消防、雨天作业、生物检测与生物芯片、海底信号传输以及太阳能光伏电池领域具有重要的应用价值。

主权项

一种复合纳米发光纤维材料的制备方法，包括如下步骤：①将湿化学法制备的稀土配合物或稀土掺杂纳米晶溶解或分散到溶剂中，超声10min～4h后，加入聚合物单体和稳定剂，通入惰性气体以除去反应器中的空气，调节超声辐射功率200W‑1500W引发聚合反应，反应温度20℃‑70℃,反应时间1h‑4h，将稀土配合物或稀土离子掺杂纳米晶包埋进聚合物中形成核‑壳结构的复合物；所述稀土配合物为稀土金属铕或铽或铒的β‑二酮类配合物；所述稀土掺杂纳米晶为稀土掺杂氧化物纳米晶、稀土掺杂钒酸盐纳米晶、稀土掺杂氟化物纳米晶、稀土掺杂磷酸盐纳米晶、稀土掺杂硼酸盐纳米晶中的一种；所述溶剂为水、N,N‑二甲基甲酰胺、四氢呋喃中二种或三种的混合溶液；所述聚合物单体为苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺中的一种或几种的组合；所述稳定剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、偶氮二异丁腈、过硫酸盐中的一种或几种的组合；②将步骤①所得复合物用无水乙醇进行破乳，并离心分离，用无水乙醇反复洗涤，真空干燥，得到稀土配合物‑聚合物或稀土掺杂纳米晶‑聚合物复合纳米粒子粉末；③将步骤②制备的稀土配合物‑聚合物或稀土掺杂纳米晶‑聚合物复合纳米粒子粉末溶解或分散到有机溶剂中，加入强电解质，配制成电纺溶液，调节纺丝电压5kV‑25kV，收集距离10cm‑30cm，收集筒的转速为300‑2000转；所述有机溶剂为一氯甲烷、二氯甲烷、N,N‑二甲基甲酰胺中的一种或几种的组合；所述强电解质为四丁基氯化铵或四丁基溴化铵；上述制备方法中，步骤①所述稀土配合物或稀土掺杂纳米晶为聚合物单体质量的0.1‑20%，聚合物单体为溶剂质量的5%～30%，稳定剂为溶剂质量的0.5%～10%；步骤③所述电纺溶液的组成：复合纳米粒子粉末为溶剂质量的1%‑10%，强电解质为复合纳米粒子粉末质量的0.5‑3%。