[发明专利]绿色荧光电磁三功能Janus纳米纤维及其制备方法

说明书

本发明涉及绿色荧光电磁三功能Janus纳米纤维及其制备方法，属于纳米材料制备技术领域。本发明包括四个步骤：(1)沉淀法制备油酸包覆的Fe₃O₄纳米晶；(2)沉淀法制备Tb(BA)₃phen；(3)配制纺丝液，分别配制三种纺丝液；(4)制备绿色荧光电磁三功能[(Fe₃O₄/PVP)@(Tb(BA)₃phen/PVP)]//[PANI/PVP]Janus纳米纤维，采用特殊设计和制作的两股并行纺丝喷丝头，利用静电纺丝技术制备。所制备的绿色荧光电磁三功能Janus纳米纤维同时具有良好的绿色发光‑导电‑磁性三功能。本发明的方法简单易行，可以批量生产，这种新型的一维纳米结构材料具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体说涉及绿色荧光电磁三功能Janus纳米纤维及其制备方法。

背景技术

单一功能纳米材料的应用范围有限，而双功能或多功能纳米材料的应用范围更广，这类材料更具特色和吸引力，因此，多功能纳米材料受到研究者的高度关注。随着纳米科技的发展，纳米材料由单一功能，如具有发光特性，导电性或磁性，向着双功能以及多功能方向发展，如具有磁光、光电或电磁双功能以及光电磁三功能，这样可以在一种纳米结构材料上实现双功能或三功能，对纳米器件、纳米技术和相关的科学与技术的发展具有重要意义。例如，磁性-荧光双功能纳米复合材料为疾病诊断和治疗提供了一种新的平台，由于它们的双功能性质使疾病的“发现-检测-治疗”成为一体。这种纳米复合材料的使用将进一步改进诊断的效率和减少副作用，引起了研究者的高度关注。电磁双功能纳米复合物在雷达波吸收、电磁屏蔽、抗静电涂层和传感器等方面具有广阔的应用前景。

Janus材料是指两种化学组成或者一种化学组成但结构不同在同一体系具有明确分区结构，因而具有双重性质如亲水/疏水、极性/非极性，发光/导电，水平方向导电/垂直方向导电等，是材料科学领域的前沿、热点研究方向之一。目前文献报道的Janus纳米纤维都是由两根化学组成不同的纳米纤维肩并肩地并在一起组成，具有两个明确的分区结构和两种或两种以上的性质，如Janus纳米纤维的一侧纳米纤维具有发光功能，另一侧纳米纤维具有导电和磁性功能，则这种Janus纳米纤维具有发光、导电和磁性三功能。

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纳米晶、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，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绿色发光材料，如发光强度高、稳定性好、荧光量子产率高、单色性好等优点，是一种广泛应用的绿色荧光材料。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。聚乙烯吡咯烷酮PVP是一种廉价、环保和纺丝性能良好的常用的高分子基质材料。因此，利用磁性Fe₃O₄纳米晶、稀土铽发光配合物Tb(BA)₃phen、导电聚苯胺PANI和基质PVP构筑具有光电磁三功能特性的一维纳米结构材料是理想的物质。