[发明专利]高晶粒取向ZnO纳米纤维的制备方法及静电纺丝装置

权利要求书

1.一种高晶粒取向ZnO纳米纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 

a. 将表面覆有高晶粒取向AZO薄膜的玻璃清洗、干燥后备用；

b. 采用高聚物与醋酸锌混合，电磁搅拌至形成均一的静电纺丝液；

c. 将在上述步骤b中制备的电纺溶液注入静电纺丝装置中；

d. 将在上述步骤a中制备的AZO薄膜的玻璃叠置安装到电极表面上，以玻璃构成收集器的中间层，且以覆有AZO薄膜的一侧作为收集面，形成由AZO薄膜-玻璃-电极三层材料结构组合构成的收集器，开启静电纺丝装置进行静电纺丝，在电压为10-20KV的在外加电场作用下，并在收集距离10-30厘米的条件下，以表面覆有AZO薄膜的玻璃作为收集板，接收ZnO纳米纤维的前驱体，即在收集板的AZO薄膜上收集得到一层高聚物-醋酸锌复合纳米纤维；

e.将在上述步骤d中得到的覆有高聚物-醋酸锌复合纳米纤维的收集板放入高温炉中，在400-800℃的煅烧温度条件下保温2小时以上，对ZnO纳米纤维的前驱体进行烧结，随炉冷却至室温，最终获得高晶粒取向的氧化锌纳米纤维。

2.根据权利要求1所述高晶粒取向ZnO纳米纤维的制备方法，其特征在于：在上述步骤b中，所采用的高聚物为适合进行静电纺丝且能实现高温分解的高聚物。

3.根据权利要求2所述高晶粒取向ZnO纳米纤维的制备方法，其特征在于：在上述步骤b中，所采用的高聚物为聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮。 

4.根据权利要求3所述高晶粒取向ZnO纳米纤维的制备方法，其特征在于：聚乙烯醇的聚合度1750±50。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述高晶粒取向ZnO纳米纤维的制备方法，其特征在于：在上述步骤e中，高温炉采用高温电阻炉，以至少4℃/min的升温速率升温至煅烧温度，对ZnO纳米纤维的前驱体进行烧结。

6.一种实施权利要求1所述高晶粒取向ZnO纳米纤维的制备方法的静电纺丝装置，包括高压电源（1）、毛细管喷射装置（2）和收集器（6），所述收集器（6）的电极（9）接地，将电纺溶液注入所述毛细管喷射装置（2）中，通过控制高压电源（1），在毛细管喷射装置（2）和所述收集器（6）之间的纳米纤维生成和收集空间内施加电场作用，使毛细管喷射装置（2）的喷嘴处的电纺溶液液滴由球状被拉长为锥状, 形成泰勒锥（3），当电场强度增加至设定的临界值时，从泰勒锥（3）中喷射形成溶液射流（4），溶液射流（4）在电场作用下被进一步迅速拉细形成铺展的电纺丝（5），其特征在于：所述收集器（6）由AZO薄膜（7）、玻璃（8）和所述电极（9）三层材料结构组合构成，以所述玻璃（8）构成收集器的中间层，且以覆有所述AZO薄膜（7）的收集器一侧作为收集面，AZO薄膜（7）和玻璃（8）形成一体的收集板，所述收集板可装卸地叠置安装到所述电极（9）表面上，使收集距离保持在10-30厘米之间，在电压为10-20KV的在外加电场作用下，采用高聚物与醋酸锌混合形成均一的静电纺丝液，以所述收集板的所述AZO薄膜（7）表面来接收ZnO纳米纤维的前驱体，即在所述收集板的所述AZO薄膜（7）表面上收集得到一层高聚物-醋酸锌复合纳米纤维。