[发明专利]一种光电磁三功能带状同轴纳米电缆阵列及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体说涉及一种光电磁三功能带状同轴纳米电缆阵列及其制备方法。

背景技术

一维纳米结构材料的制备及性质研究是目前材料科学研究领域的前沿热点之一。纳米电缆(Nanocables)由于其独特的性能、丰富的科学内涵、广阔的应用前景以及在未来纳米结构器件中占有的重要战略地位，近年来引起了人们的高度重视。同轴纳米电缆的研究起步于90年代中期，2000年以后发展比较迅猛，到目前为止，人们采用不同的合成方法，不同种类的物质已成功制备出了上百种同轴纳米电缆，如：Fe/C、Zn/ZnO、C/C、SiC/C、SiGaN/SiO_xN_y以及三层结构的Fe-C-BN和α-Si₃N₄-Si-SiO₂等。根据纳米电缆芯层和鞘层材质不同，可分为以下几类：半导体-绝缘体、半导体-半导体、绝缘体-绝缘体、高分子-金属、高分子-半导体、高分子-高分子、金属-金属、半导体-金属等。带状同轴纳米电缆具有芯-壳结构、芯层和壳层都呈带状、且处于同轴结构，并且芯层具有导电性。带状同轴纳米电缆与通常所说的同轴纳米电缆的结构不同。通常所说的同轴纳米电缆的横截面，无论是芯层还是壳层，都是圆形，但是带状同轴纳米电缆的横截面，无论是芯层还是壳层，都是矩形。带状同轴纳米电缆及其阵列是一种新型的纳米电缆材料，该种特殊的纳米结构具有纳米电缆和纳米带的特性，已经引起了人们的高度重视。

四氧化三铁Fe₃O₄是一种重要而广泛应用的磁性材料。人们已经采用多种方法，如沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、水热与溶剂热法、热分解法、静电纺丝法等方法成功地制备出了Fe₃O₄纳米粒子、纳米棒、纳米线、纳米膜、杂化结构、核壳结构纳米颗粒等纳米材料，技术比较成熟。稀土金属铽配合物Tb(BA)₃phen，Tb³⁺为铽离子，BA为苯甲酸根，phen为邻菲啰啉，因铽离子独特的电子构型而成为具有独特性能的发光材料，如发光强度高、稳定性好、荧光量子产率高、单色性好等优点，是一种广泛应用的荧光材料。聚苯胺PANI由于其容易合成、电导率高和环境稳定性好等优点，已经成为导电聚合物领域研究的热点之一。人们已经合成了纳米线、纳米棒、纳米管和纳米纤维等一维纳米结构的聚苯胺PANI。

已有的研究已经证明，当磁性化合物Fe₃O₄或者深颜色的导电聚苯胺PANI与稀土配合物Tb(BA)₃phen直接混合会显著降低其发光效果，因此要获得Tb(BA)₃phen良好的发光效果，必须使Tb(BA)₃phen与Fe₃O₄或PANI实现有效分离。如果将Fe₃O₄纳米晶和导电高分子聚苯胺PANI与聚甲基丙烯酸甲酯PMMA混合制备成纳米带，导电PANI是连续的，保证了其的高导电性，作为同轴纳米电缆的芯层，则该芯层具有导电性和磁性，而将Tb(BA)₃phen分散于高分子PMMA中制备成纳米带，作为同轴纳米电缆的壳层，则该壳层具有发光特性，形成[Fe₃O₄/PANI/PMMA][Tb(BA)₃phen/PMMA]光电磁三功能带状同轴纳米电缆，前面的物质为芯层，后面的物质为壳层，从而可以使Fe₃O₄和导电聚苯胺PANI与Tb(BA)₃phen实现了有效分离，这样就可以得到性能良好的光电磁三功能带状同轴纳米电缆，如果采用特殊装置，还可以得到光电磁三功能带状同轴纳米电缆阵列，目前尚未见相关的文献报道。