[發明專利]一種納米金增強熒光的芯鞘結構納米纖維的制備方法

有效

• 申請號: 201510037443.2
• 申請日: 2015-01-25
• 公開（公告）號: CN104593892B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 溫世鵬;張嶸;劉力;張立群
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: D01F1/10
• 分類號: D01F1/10;D01F8/14;D01F8/10;D01F8/16;D01D5/34
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 劉萍

技術領域

本發明屬于芯鞘結構納米纖維的制備領域，特別是涉及一種納米金增強熒光的芯鞘結構納米纖維的制備方法。

背景技術

同軸靜電紡絲技術是將兩種不同的材料通過同軸裝置分別獨立輸送進行靜電紡絲，制備的芯鞘結構納米纖維不僅直徑小，比表面積大、孔隙率高，而且易表面功能化，性能優于單一材料。利用同軸靜電紡絲技術制備含稀土配合物的芯鞘結構納米纖維具有穩定的優異熒光性能，同時解決了稀土配合物均勻分散的問題，在光催化、電子顯示、高靈敏度檢測、熒光探針、生物成像等領域有潛在的應用。隨著社會的進步，對更優異熒光性能的需求越來越迫切，但關于增強熒光的芯鞘結構納米纖維的報道并不多。

近年來，基于納米金的局域表面等離子體共振(LSPR)效應，引入納米金用于等離子體增強熒光發射。傳統納米金增強熒光的材料的制備包括三種方法：(a)熒光基底薄膜表面沉積。此方法中熒光基底薄膜本身熒光強度不高，納米金沉積裝置的成本較高；(b)制備雙層結構的球形核殼粒子：內層為納米金，外層為含稀土配合物的保護層。該方法的不足之處是制備過程繁瑣，而且獲得的熒光增強材料外層稀土配合物會首先吸收外來光的能量，從而降低內層納米金的LSPR效應，進而減弱熒光增強；(c)直接與稀土配合物混合。此方法中納米金易團聚，分散不均勻，且稀土配合物會吸收部分光能量，減少納米金的光吸收，進而減弱納米金的LSPR效應。此外，(b)和(c)兩種方法中稀土配合物與納米金的的能量傳遞都會削弱熒光。

本發明中通過同軸靜電紡絲技術，制備了一種納米金增強熒光的芯鞘結構納米纖維。該芯鞘纖維的主要特點是納米金處于同軸纖維的鞘層。而傳統方法制備的核殼結構的粒子中，納米金往往處于內層，無法優先接受外來光的照射，等離子體增強效率低。在本發明制備的纖維中，處于鞘層的納米金優先受到外來光的照射，引發LSPR效應，更高效地增強芯層稀土配合物的熒光。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種納米金增強熒光的芯鞘結構納米纖維的制備方法，其特點是在制備過程中，以氯金酸或氯金酸水合物為金源還原得到不同尺寸的納米金，然后直接在混合溶液中加入可紡性高聚物形成均勻的鞘層紡絲液，避免了納米金的團聚；在結構上，利用同軸靜電紡絲技術將納米金和稀土配合物分別均勻分散在纖維鞘層和芯層，實現了兩者的隔離。鞘層納米金可以優先受到外來光的激發，引發LSPR效應，增強的電磁場提高稀土配合物的激發效率，增強輻射衰減率，從而簡單高效地增強熒光，制備的納米金增強熒光的芯鞘結構納米纖維熒光性能優于傳統熒光增強材料。

本發明的一種納米金增強熒光的芯鞘結構納米纖維的制備方法，包括如下步驟：

(1)配制鞘層紡絲液：取1×10^-4mol/L～6×10^-2mol/L的金源溶液、0.1～0.5mol/L的助劑溶液或不加助劑溶液、1×10^-4mol/L～2.0mol/L的還原劑溶液混合均勻。其中，金源與助劑的摩爾比為1：0.01～1：10或不加助劑，金源與還原劑的摩爾比為1：0.1～1：100?；旌先芤涸?～100℃下反應，制得尺寸為1～100nm的納米金。進一步將高聚物溶于含納米金的溶液中，金源與高聚物的質量比為4×10^-4：1～8×10^-2：1，將溶液在室溫下磁力攪拌1～5h，得到可紡性高聚物質量分數為5～20％的鞘層紡絲液；

(2)配制芯層紡絲液：首先將質量比為5:100～30:100的稀土配合物和可紡性高聚物分別溶于有機溶劑，然后將兩種溶液混合后于室溫下磁力攪拌1～3h，得到可紡性高聚物質量分數為5～20％的芯層紡絲液；

(3)制備芯鞘結構納米纖維：采用同軸靜電紡絲技術，將配制的鞘層紡絲液和芯層紡絲液分別置于同軸靜電紡絲裝置的外管和內管中，調節紡絲電壓6～35KV，接收距離5～30cm，外層推進速度為0.5～2.0ml/h，內層推進速度為0.1～1.0ml/h，制得納米金增強熒光的芯鞘結構納米纖維。纖維中納米金與稀土配合物的摩爾比為1:0.1～1:10，纖維直徑為50～900nm。

本發明所述步驟(1)中可紡性高聚物為聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙烯酸中的一種或幾種的混合物，所述步驟(2)中可紡性高聚物為左旋聚乳酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚碳酸酯、聚丙烯酸中的一種或幾種的混合物。