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摘 要

纳米线是一种特殊类型的纳米晶体，具有极大各向异性，金纳米线作为纳米线的一员，在新能源等方面的应用被人们推上了研究热潮，这是因为金纳米线拥有特别的光学、电学等性能。纳米纤维是直径在微米或亚微米级的超细纤维，其中静电纺丝是其最具有发展前景的制备方法。本文所做实验是正是将这两种材料进行了组合，首先制备了金纳米颗粒，以静电纺丝法制备的聚丙烯腈纳米纤维为基底，制备金纳米线/聚丙烯腈纳米纤维复合材料，通过SEM表征，进行重复与优化，进而证明该生长方法的可行性。后续通过与Ag纳米颗粒结合进行SERS定量分析，相比之前已有的金纳米线生长以及应用，本文提供了一种在纳米纤维上进行金纳米线生长的方法。

关键词： 纳米纤维 金纳米颗粒 静电纺丝 金纳米线生长

Preparation and properties of polyacrylonitrile fibers /gold

nanowire composites

Abstract

Nanowires are a special type of nanocrystals with great anisotropy.Among them, gold nanowires have generated a research boom with its unique optical, electrical and catalytic properties in many potential applications in new energy, optoelectronic information storage and biomedical applications. Nanofibers are microfibers with micron or submicron diameters and electrostatic spinning is the most promising preparation method. The experiment done in this paper is exactly the combination of these two materials，In this paper, Gold nanoparticles were firstly prepared in this paper, and polyacrylonitrile fibers prepared by electrospinning were used as substrates to prepare gold nanowire/ polyacrylonitrile fibers composites, which were characterized by SEM, repeated and optimize and to prove the feasibility of the growth method. Subsequent silver-ammonia reaction burying silver for sers quantitative analysis, compared with the previous existing growth and application of gold nanowires, this paper provides a method for gold nanowire growth on nanofibers.

Keywords: nanofiber；gold nanoparticle；electrostatic spinning；gold nanowire growth

目录

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2静电纺丝的介绍 2

1.3 聚丙烯腈纳米纤维的介绍 3

1.4 金纳米线的制备方法和应用 4

1.5 表征仪器的介绍 5

1.6 本实验的设计路线 6

第二章 实验部分 8

2.1实验试剂 8

2.2 实验仪器 8

2.3 实验内容 9

2.3.1 聚丙烯腈纳米纤维的制备 9

2.3.2 金纳米颗粒的制备 9

2.3.3 金纳米线/聚丙烯腈纳米纤维复合材料的制备 9

2.3.4 Ag纳米颗粒与金纳米线/聚丙烯腈纳米纤维复合材料的结合 10

2.3.5 Ag纳米颗粒和聚丙烯腈纳米纤维的结合 10

2.4 结果与讨论 11

2.4.1聚丙烯腈纳米纤维 11

2.4.2 金纳米线/聚丙烯腈纳米纤维复合材料 11

2.4.3 所得样品的SERS表征 12

第三章 结论 14

参考文献 14

致谢 17

绪论

1.1 引言

在提升当代科学技术、生活质量的过程中，材料已经是必不可少的存在。复合材料是一种组合材料，是人们在宏观或者微观上，通过化学方法或者物理技术，对不同的物质进行组合，并且优化得到的，被组合的物质可以是两种物质也可以是两种以上。每种材料都有自己在功能上的不足从而导致了在应用上的不足，而这一点就可以通过复合材料来进行弥补，通过组合，来互相弥补各种材料自身的不足还可以进行优化。已经组合完成的复合材料，它的各项基本功能会比被组合的任一个原材料的基本功能都要好，这是在一般情况下可以实现的。正是因为复合材料的基本功能相比原材料都有了提升和优化，所以对于人们日常生活中的各种生产需要复合材料都可以充分满足，这也起到了非常关键的作用和影响对于我们社会化以及大生产。我们可以将我们所得到的复合材料分成两大类，一类是金属基体，一类是非金属基体，这两类的划分依据是我们组合得到的复合材料的基体的性质的不同。随着社会科学技术的发展，制备复合材料的技术也在不断提升，这也导致传统材料中有大部分已经被复合材料替代。

一种由一些纳米尺寸的基本单元组成的材料，或者组成材料中有一维是在纳米尺度的，这些都被叫做纳米材料，它们的纳米尺寸可以大致这样来衡量，将许多原子排列起来，它们的个数大约是10⁶-10⁸个，它们的排列方式是没有间隙的排列。纳米粉末是纳米材料中的一员，它是纳米材料中被人们开发的时间最长的一类，而且相关技术也是最成熟的，除了这一类，还有一类是纳米纤维，一类是纳米膜，最后一类是纳米块，在纳米材料中纳米粉末作为应用最多的一类，是生产纳米纤维和纳米膜，纳米块的基础。纳米管和纳米棒以及纳米线等是正在被人们广泛研究，它们是一种新型纳米材料，研究深度还有待提高，这些新型纳米材料在两维领域尺度是纳米级的，但是它们的长度尺寸是宏观的，它们拥有自己独特的性能，例如智能化和小型化等，在研究领域，这些新型纳米材料也被称作一维纳米结构材料。在物理方面，这些新型纳米材料还拥有新颖的性能，这也赢得了人们非常大的研究兴趣，关于一维结构纳米材料在纳米电子器件中的各项应用和发展^[1-5]。

在新型纳米材料中贵金属纳米线因为自身所拥有的微米级长度，因此电子转移速率非常快。在电化学反应进行的过程中，贵金属纳米线与纳米颗粒进行比较，可以发现贵金属纳米线有比较良好的电化学稳定性，这是因为在反应过程中，贵金属纳米线不容易溶解甚至熟化，相比金纳米颗粒更加不易聚集^[6]。在贵金属纳米线中金纳米线金纳米线在新能源等方面的应用被人们推上了研究热潮，这是因为金纳米线拥有特别的光学、电学等性能。

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