一種摻鋱的復合導電綠色發(fā)光的納米纖維及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種納米材料及其制備方法，特別涉及一種摻鋱的導電且綠色發(fā)光的納米纖維及其制備方法。
【背景技術】
[0002]納米纖維是指直徑為納米尺度而長度較大的具有一定長徑比的線狀材料，此外，將納米顆粒填充到普通纖維中對其進行改性的纖維也稱為納米纖維。狹義上講，納米纖維的直徑介于Inm到10nm之間，但廣義上講，纖維直徑低于100nm的纖維均稱為納米纖維。由于納米纖維的徑向尺度小到納米量級，其能顯示出一系列特性，主要表現在:表面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應等，并因此表現出一系列化學、物理主要是在光、熱、聲、電、磁等方面的特異性。制造納米纖維的方法有很多種，如:拉伸法、模板合成、自組裝、微相分離、靜電紡絲等。其中靜電紡絲法以操作簡單、適用范圍廣、生產效率相對較高等優(yōu)點而被廣泛應用。它是將高分子溶液或熔融液通過靜電紡絲裝置制備出納米/亞微米級的纖維絲。該技術已是成熟的現有技術，本專利申請將利用這一現有技術創(chuàng)制新的復合導電且綠色發(fā)光的納米纖維。
[0003]本發(fā)明涉及的聚苯胺是目前最具發(fā)展?jié)摿Φ膶щ姼叻肿硬牧现?，其具有多樣化的結構、獨特的摻雜機制、優(yōu)異的物理化學性能、良好的穩(wěn)定性和原料的價廉易得等優(yōu)點，從而已經被廣泛研究應用于化學傳感器、能量轉化儲存、光致發(fā)光、微電子、光學儲能等眾多領域。而本發(fā)明涉及的鋱-吡啶二元羧酸-鄰菲羅啉配合物是一種重要的綠色熒光材料。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明提供了一種導電且綠色發(fā)光的納米纖維及其制備方法。該納米纖維導電性能好、發(fā)光強度高；其制備方法簡單易行，可以批量生產。
[0005]一種導電且綠色發(fā)光的納米纖維的制備方法，包括以下步驟:
[0006](I)沉淀法制備鋱-吡啶二元羧酸-鄰菲羅啉發(fā)綠光配合物
[0007]將摩爾比為1:1.5:1的稀土氯化物TbCl3.6H20、吡啶二元羧酸和鄰菲羅啉(即1，10-菲羅啉)在溶劑中混合，得到混合溶液，加堿調節(jié)混合溶液的pH值至6-6.5后等待沉淀，過濾，洗滌沉淀物后干燥，即得到發(fā)綠光的配合物；
[0008](2)紡絲液的配制
[0009]稱取摻雜聚苯胺加入到溶劑中溶解，混合均勻后加入步驟(I)所得發(fā)綠光的配合物并緩慢加入高分子模板劑聚乙烯吡咯烷酮PVP，并繼續(xù)攪拌9_15h之后再靜置，即得到靜電紡絲前驅體溶液，其中所述摻雜聚苯胺、發(fā)綠光的配合物和聚乙烯吡咯烷酮PVP的質量比為(0.05-0.45): (0.09-0.45):1.8 ；
[0010](3)用靜電紡絲方法制備導電且綠色發(fā)光的納米纖維
[0011]一種導電且綠色發(fā)光的納米纖維的制備方法，其中步驟(I)中所述混合溶液的制備方法為:每0.0Olmol的稀土氯化物TbCl3.6H20溶于8_12ml，優(yōu)選為1ml的無水乙醇中得到TbCl3.6H20的乙醇溶液?’每0.0015mol的吡啶二元羧酸和每0.0Olmol的鄰菲羅啉(即1，10-菲羅啉)分別溶于8-12ml，優(yōu)選為1ml的無水乙醇后混合，配制成配體溶液，加熱配體溶液至50-60°C，再將TbCl3.6H20的乙醇溶液滴加到配體溶液中，得到混合溶液。
[0012]—種導電且綠色發(fā)光的納米纖維的制備方法，其中步驟(I)中所述吡啶二元羧酸為2，6-吡啶二羧酸、2，5-吡啶二羧酸、3，4-吡啶二羧酸或3，5-吡啶二羧酸。
[0013]一種導電且綠色發(fā)光的納米纖維的制備方法，其中步驟(I)中所述加堿調節(jié)混合溶液的PH值至6-6.5后等待沉淀的具體方法為:用IM的NaOH溶液調節(jié)混合溶液的pH值至6-6.5后攪拌3小時后等待沉淀；其中所述洗滌沉淀物后干燥的方法為:將沉淀物依次用水和乙醇洗滌三輪，之后于60°C干燥12h。
[0014]一種導電且綠色發(fā)光的納米纖維的制備方法，其中步驟(2)中所述溶劑為DMF，摻雜聚苯胺與DMF的質量比為(0.05-0.45): (8_9)，所述摻雜聚苯胺、發(fā)綠光的配合物和聚乙烯吡咯烷酮PVP的質量比優(yōu)選為0.18:0.27:1.8。
[0015]一種導電且綠色發(fā)光的納米纖維的制備方法，其中步驟(2)中所述混合均勻的方法為超聲20min之后常溫攪拌，所述繼續(xù)攪拌9_15h優(yōu)選為繼續(xù)攪拌12h。
[0016]—種導電且綠色發(fā)光的納米纖維的制備方法，其中步驟(2)所述高分子模板劑聚乙烯吡咯烷酮PVP優(yōu)選為PVP K90，平均分子量為130000。
[0017]—種導電且綠色發(fā)光的納米纖維的制備方法，其中步驟(2)中所述摻雜聚苯胺為有機質子酸摻雜聚苯胺，摻雜率不小于30摩爾％，電導率為2s/cm，采用激光粒度儀測定的粒徑不大于30 μ m。
[0018]—種導電且綠色發(fā)光的納米纖維的制備方法，其中步驟(3)用靜電紡絲方法制備導電且綠色發(fā)光的納米纖維的具體方法為:將步驟(2)所得靜電紡絲前驅體溶液加入紡絲裝置的儲液管中，將注射器針頭與高壓靜電發(fā)生器輸出端相連，在距針頭一定距離處放置接地的金屬接收屏，注射器與接收屏間距離可調，在接收屏上得到導電綠色發(fā)光納米纖維。
[0019]—種導電且綠色發(fā)光的納米纖維的制備方法，其中所述步驟(3)用靜電紡絲方法制備導電且綠色發(fā)光的納米纖維的紡絲條件為:溫度:25°C，濕度:20%，紡絲電壓為20KV，接收距離為15cm。
[0020]本發(fā)明還提供了一種按照上述制備方法獲得的導電且綠色發(fā)光的納米纖維。
[0021]本發(fā)明中電導率均米用德國Novocontrol Technologies公司型號為BDS40的寬頻介電松弛譜儀儀器在25°C的條件下檢測獲得的。
[0022]本發(fā)明中熒光強度均采用日本日立公司型號為F-7000的熒光光譜儀檢測獲得。
[0023]與現有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0024]1、本發(fā)明導電且綠色發(fā)光的納米纖維，同時兼具導電和發(fā)光的優(yōu)勢，納米纖維的直徑為700nm，納米纖維表面光滑；當監(jiān)測波長為544nm時，納米纖維的最強激發(fā)峰位于270nm，強度為6541a.u.;在270nm的紫外光激發(fā)下，納米纖維發(fā)出主峰位于490nm和544nm的明亮綠光，強度分別為5448A.U.和6736A.U.;其電導率為1.5X10 6S/cm0
[0025]2、在使用靜電紡絲技術制備納米纖維時，高分子模板劑、紡絲液的濃度、紡絲過程中的各項參數等對于纖維的形貌和尺寸都有比較重要的影響，本發(fā)明選擇了最佳的實驗條件并制備得到導電且綠色發(fā)光的納米纖維。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明實施例1中導電且綠色發(fā)光的納米纖維的電鏡圖；
[0027]圖2是本發(fā)明實施例1中導電且綠色發(fā)光的納米纖維監(jiān)測波長為544nm時的激發(fā)光譜圖；
[0028]圖3是本發(fā)明實施例1中導電且綠色發(fā)光的納米纖維在270nm的紫外光激發(fā)下的發(fā)射光譜圖；
[0029]圖4是本發(fā)明實施例2中導電且綠色發(fā)光的納米纖維在270nm的紫外光激發(fā)下的發(fā)射光譜圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細描述，但應當理解本發(fā)明的保護范圍并不受【具體實施方式】的限制。
[0031]本發(fā)明所選用的氯化鋱(TbCl3.6H20)的純度為99.9%，聚乙烯吡咯烷酮PVP為PVP K90、平均分子量為130，000 ;吡啶二羧酸(包括2，6-吡啶二羧酸、2，5-吡啶二羧酸、3，
4-吡啶二羧酸或3，5-吡啶二羧酸)；N，N-