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摘 要

静电纺丝法所制得的聚合物可以达到纳米级。全世界早已对研究开发静电纺丝技术以及将所制得的纳米结构材料投入实际生活产生了浓厚的兴趣。到目前为止，成百上千种不同的聚合物纳米纤维、聚合物/无机物复合纳米纤维及无机纳米纤维已经由静电纺丝法制得。

静电纺丝纳米纤维由于其独特的物化性质，在环境监测及改善、能源利用及生物医药等领域存在巨大的应用前景和价值。例如，可以用于过滤装置、纳米电子组件、光学装置、传感装置、催化作用、纤维增强材料等等。

本文简述了静电纺制备功能性光磁纳米纤维复合材料及其性质的研究。运用静电纺丝法将单独制备的磁纳米材料（磁球），碳量子点（CDs）和聚合物材料（PVP）进行电纺。将功能纳米粒子（磁球，碳点）的优良性能与聚合物材料的机械加工性能进行自组装。得到的光磁功能性纳米材料通过SEM、TEM、FTIR、UV/Vis，Excitation-dependent PL等对制备的材料的结构和性质进行表征和分析。

关键词：静电纺丝法 磁纳米粒子 碳点 聚合物材料 复合材料

Study on preparation and properties of functional magnetic nanofiber composite materials with electrospinning

Abstract

Electrospinning can produce nanometer diameter polymer filaments.The world has long been interested in the research and development of electrospinning technology and the application of nano structured materials.Up to now, Hundreds of different polymer nanofibers, polymer / inorganic composite nanofibers and inorganic nanofibers have been prepared by electrospinning.

Electrospinningnanofibers due to their unique physicochemical properties, in environmental monitoring and improvement, has great application prospect and value of energy utilization and bio medicine and other fields. For example, can be used for filtering device, nano electronic components, optical device, sensing device, catalyzed by fiber reinforced materials, and so on.

This paper describes the preparation of functional magnetic nano fiber composite material by electrospun and its properties.Magnetic nanoparticles (magnetic spheres), carbon quantum dots (CDS) and polymer materials (PVP) were electrospun by electrospinning.The fine properties of functional nanoparticles (magnetic spheres and carbon dots) are self assembled with the mechanical properties of polymer materials.

Magnetic functional nano material’s characterization and analysis of the structure and properties are obtained by SEM,TEM,FTIR,UV/Vis,Excitation-dependent PL,and so on.

Keywords:Electrospinning;magnetic nanoparticles;carbon dots;polymer materials; composite materials

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第一章 综 述 1

1.1引 言 1

1.2 静电纺丝原理特征及优点 2

1.2.1静电纺丝原理特征^[13-16] 2

1.2.2静电纺丝优点 3

1.3静电纺制备功能性磁纳米纤维复合材料研究现状与发展前景^[17] 3

1.3.1磁纳米材料与静电纺丝研究现状 3

1.3.2碳点^[21]与静电纺丝的研究现状 4

1.4课题主要内容 5

第二章 实验部分 7

2.1主要仪器和试剂 7

2.1.1主要实验试剂 7

2.1.2 主要实验仪器 7

2.2制备功能性光磁纳米纤维复合材料的前期准备 9

2.2.1碳点（CDs）的合成及表征 9

2.2.2磁球（Fe₃O₄）的合成及表征 11

2.2.3 15%聚乙烯基吡咯烷酮（PVP）静电纺丝的制备及表征 13

2.3 功能性光磁纳米纤维复合材料的制备及表征 14

第三章 结果与讨论 17

3.1CDs的荧光表征 17

3.2 CDs Fe₃O₄简单混合物的荧光表征 18

3.4 荧光光谱图对比 19

第四章 结论与展望 21

4.1 结论 21

4.2展望 21

参 考 文 献 22

致 谢 25

第一章 综 述

1.1引 言

在本课题的开头，有必要先给纳米纤维下个定义。为此，我们可以把“纳米纤维”分成两个部分来看，那就是“纳米”和“纤维”。诚然，后者更为普遍。植物学家认为纤维是增强植物组织强度或起到支撑作用的厚壁细胞的一种。解剖学家认为“纤维”是构成结缔组织的细胞外基质的一种丝状体，比如肌纤维和神经纤维。纺织工业则认为纤维即能够被纺成纱的长丝。生物学家则认为纤维是指一种主要有多糖构成的不可消化的植物物质。本课题中，我们从几何学的观点来定义“纤维”即一种细长的线状物体或结构。

而“纳米”，根据现代定义，纳米技术是指关于材料、结构和器件的科学与工程，其中，材料、结构和器件至少一维尺寸在100nm以下。于是，我们基本可认为小于100nm作为纳米技术分类的标准。

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