各向異性導電磁光三功能三色旗型納米帶陣列及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及納米材料制備技術領域，具體說涉及一種各向異性導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】
[0002]納米帶的制備與性質研宄目前是材料科學、凝聚態(tài)物理、化學等學科研宄的前沿熱點之一。納米帶是一種用人工方法合成的呈帶狀結構的納米材料，它的橫截面是一個矩形結構，其厚度在納米量級，寬度可達到微米級，而長度可達幾百微米，甚至幾毫米。納米帶由于其不同于管、線材料的新穎結構以及獨特的光、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，我們將三種化學組成在同一納米帶中具有明確三個分區(qū)納米條帶結構，分別具有三種特性，如一側納米條帶具有發(fā)光功能，中間納米條帶具有導電性，另一側納米條帶具有磁性，這樣的納米帶稱為三色旗型納米帶，該種特性結構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、結構新穎的三色旗型納米帶陣列將在未來納米結構器件和醫(yī)療診斷治療中具有重要的應用前景，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用的磁性材料。人們已經采用多種方法，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、雜化結構、核殼結構納米顆粒等納米材料，技術比較成熟。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，因鋱離子獨特的電子構型而成為具有獨特性能的發(fā)光材料，如發(fā)光強度高、穩(wěn)定性好、熒光量子產率高、單色性好等優(yōu)點，是一種廣泛應用的熒光材料。聚苯胺PANI由于其容易合成、電導率高和環(huán)境穩(wěn)定性好等優(yōu)點，已經成為導電聚合物領域研宄的熱點之一。人們已經合成了納米線、納米棒、納米管和納米纖維等一維納米結構的聚苯胺PANI。
[0005]已有的研宄已經證明，當磁性化合物Fe3O4或者深顏色的導電聚苯胺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條帶，則具有發(fā)光特性；將導電高分子聚苯胺PANI與PMMA混合制備成納米帶，導電PANI是連續(xù)的，保證了其的高導電性，作為三色旗型納米帶的中間條帶，則具有導電特性；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和導電聚苯胺PANI與Tb(BA) 3phen實現(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導電性強，而沿著垂直于納米帶方向和厚度方向的導電性弱，具有各向異性導電，這樣就可以得到[Tb (BA) 3phen/PMMA] // [PANI/PMMA] // [Fe304/PMMA]各向異性導電磁光三功能三色旗型納米帶陣列，此種特殊的納米結構，將在未來納米結構器件和醫(yī)療診斷治療中具有重要的應用。目前尚未見相關的文獻報道。
[0006]專利號為1975504的美國專利公開了一項有關靜電紡絲方法(electrospinning)的技術方案，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，投向對面的接收屏，從而實現(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，在無機纖維制備技術領域出現(xiàn)了采用靜電紡絲方法制備無機化合物如氧化物納米纖維的技術方案，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合氧化物。Q.Z.Yu, et al.采用靜電紡絲技術制備了聚苯胺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]。有人利用錫的有機化合物，使用靜電紡絲技術與金屬有機化合物分解技術相結合制備了多孔SnO2納米帶[Nanotechnology, 2007，18:435704]；有人利用靜電紡絲技術首先制備了 PEO/氫氧化錫復合納米帶，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，授權號:ZL200810050948.2]和Gd3Ga5O12:Eu3+多孔納米帶[高等學?；瘜W學報，2010，31 (7)，1291-1296]。董相廷等使用單個噴絲頭、采用靜電紡絲技術制備了 PAN/Eu(BA)3Phen復合發(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/四氧化三鐵復合納米纖維[高等學?；瘜W學報，2006，27 (10) ,2002-2004] ；Qingbiao Yang, et al使用單個噴絲頭、采用靜電紡絲技術制備了 Fe203nanoparticles/Eu(DBM)3(Bath)復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制備了 Fe304/Eu(BA)3phen/PVP 磁光雙功能復合納米纖維[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、采用靜電紡絲技術制備了 Eu (BA) 3phen/PANI/PVP光電雙功能復合納米纖維[高等學校化學學報，2012，33 (8) ,1657-1662];董相廷等利用靜電紡絲技術制備了 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制備了 Fe304/PVP//Eu(BA)3phen/PVP磁光雙功能兩股并行復合納米纖維束[國家發(fā)明專利，申請?zhí)?201110249651.0]。目前，未見利用靜電紡絲技術制備[Tb (BA) 3phen/PMMA]//[PANI/PMMA]//[Fe304/PMMA]各向異性導電磁光三功能三色旗型納米帶陣列的相關報道。