[發(fā)明專利]一種中空結構氧化銦納米纖維的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310153325.9
• 申請日: 2013-04-27
• 公開（公告）號: CN103334179A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設計）人: 龍云澤;陳帥;單福凱;劉靈芝;劉帥;劉國俠;張紅娣;孫彬
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: D01F9/08
• 分類號: D01F9/08;D01F6/12;D01D1/02;D01D5/00;D06M11/45;D06M101/22
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 張世功

技術領域：

本發(fā)明屬于納米纖維材料制備技術領域，涉及一種中空結構氧化銦納米纖維的制備方法，用靜電紡絲纖維作為模板，通過靜電紡絲技術和磁控濺射技術的結合，實現(xiàn)中空結構氧化銦納米纖維的制備。

背景技術：

隨著對納米纖維的深入研究，人們逐漸對有序排列或交叉結構的納米纖維、三維堆垛結構的納米纖維、同軸結構的納米纖維和中空結構的納米纖維等特殊形貌結構的納米纖維的關注度越來越高，鑒于中空結構的微納米纖維在催化、純化、分離、氣體存儲、能量轉換、藥物緩釋、傳感器件和環(huán)境保護等方面有著廣闊的應用前景，科學家們一直在探索中空結構納米纖維的制備方法。目前常見的基于靜電紡絲技術制備有機或無機中空結構微納米纖維的方法主要有化學涂覆法、熔融紡絲法、干噴濕紡法和同軸靜電紡絲法等，其中化學涂覆法只能在纖維膜的表面進行涂覆，但不能對每根纖維的表面進行均勻涂覆，例如中國專利200610096750.9公開了一種利用化學涂覆法制備用于細胞培養(yǎng)的多層中空納米纖維的方法，該方法以電紡纖維作為模板，結合層層組裝技術，將帶有正反電荷的聚合物交替吸附在纖維表面，并用有機溶劑除去內部的纖維模板，最終獲得多層的中空纖維，但是這種方法制備的中空結構納米纖維的均勻程度不易控制，而且對纖維壁的厚度和纖維間的空隙率難以掌握；中國專利200510014578.3公開了一種制備中空結構納米纖維的熔融紡絲法，將無機粒子、高分子致孔劑、表面活性劑及非溶劑等組成紡絲組合物后混合均勻加熱到聚合物熔融溫度以上，然后將熔體在紡絲頭擠出經冷卻制成中空纖維，并通過除去其中的無機粒子、高分子致孔劑、表面活性劑和非溶劑制成中空纖維膜，雖然該方法使纖維的均勻程度有了提高，但是制備條件要求比較高，制備工藝和后續(xù)處理工藝比較繁瑣；干噴濕紡法是令紡絲液在經過噴絲頭噴出后不立即進入凝固浴，而是先經過空氣層之后再進入凝固浴進行雙擴散、相分離并形成絲條，中國專利201110292047公開了利用這種方法制備聚砜中空纖維膜，其采用從其他入口使單絲進入噴絲頭，混紡制備帶支撐材料的聚砜中空纖維復合膜，這種方法制備工藝相對復雜，而且需要經過一定的后續(xù)處理才能得到中空結構的纖維；同軸靜電紡絲法是通過對噴絲頭的設計，采用同軸的兩個毛細管相互嵌套，并在內層與外層毛細管間留有一定縫隙，以保證殼層電紡溶液的暢通，現(xiàn)有的同軸共紡法主要是先制備核殼結構的纖維，然后再用不同的方法把核層物質置換出來以形成中空結構的纖維，中國專利201210217561公開了利用甘油和水的混合物作為同軸靜電紡絲的內相電紡液，以聚合物作為外相電紡液，利用同軸靜電紡絲的方法制得中空納米纖維，但是這種方法在實驗時需要控制內相和外相電紡液的流量，并需要對內外層液體施加相同或不同的高壓電場，使其從兩個同軸但不同直徑的噴管中噴出的靜電紡絲溶液為同心分層流，同時還對靜電紡絲溶液的選擇有所限制。

氧化銦是一種n型半導體材料，具有方鐵錳型晶體結構，主要應用于熒光屏、有色玻璃、陶瓷、化學試劑、銦錫氧化物(ITO)靶材、氣敏添加劑以及低濃度氧化性氣體的檢測等方面，根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，以氧化銦為基體的氣敏材料在檢測低濃度的汽油、乙醇、氨氣、丁烷等氣體時具有極好的靈敏性。由于氧化銦氣敏材料的阻值適中，響應恢復速度快、靈敏度高，并且可以對多種可燃氣體、毒害氣體實行專一檢測或同時檢測等優(yōu)良特性，所以科研工作者們對此極具興趣，特別是納米結構的氧化銦具有表面積更大、氣敏特性更靈敏等優(yōu)點，是目前科學研究的熱點之一。納米結構的氧化銦可以通過模板法（Chem.Phys.Lett.334(2001)298;Adv.Mater.19(2007)1641）、化學氣相沉積法（Appl.Phys.Lett.82(2003)4146）、物理氣相沉積（Adv.Mater.15(2003)581）、激光蒸發(fā)法（Adv.Mater.15(2003)143）、外延生長（Adv.Mater.18(2006)234）和水熱法（J.Nanopart.Res.15(2013)1452）等方法制備，但是對中空結構的氧化銦納米纖維的制備目前尚未見有相關報道，因此尋求設計一種簡單、快速的中空結構氧化銦納米纖維的制備方法，具有良好的社會意義和實用價值。

發(fā)明內容：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的缺點，尋求設計提供一種中空結構氧化銦納米纖維的制備方法，以實現(xiàn)中空直徑和比表面積較大的中空結構氧化銦納米纖維的制備。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的制備方法具體步驟包括制備聚偏氟乙烯（PVDF）納米纖維、包裹氧化銦和高溫燒結去除PVDF三個步驟：