利用静电纺丝技术组装金银一维纳米材料的方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种利用静电纺丝组装金银一维纳米材料的方法，包括以下步骤：（a）将金银一维纳米材料离心洗涤，然后分散在溶剂中得到一定浓度的金银一维纳米材料的溶液；（b）向步骤（a）所得溶液中加入一定浓度的聚合物，磁力搅拌使聚合物完全溶解，制得的溶液作为电纺液备用；（c）对步骤（b）所得的电纺溶液进行电纺，得到组装好的金银-聚合物自支撑薄膜。采用本发明专利技术方法可以很容易大范围的组装金银一维纳米材料；同时可以得到具有良好的可调控光学性能的柔软自支撑薄膜。本发明专利技术原料易得，电纺薄膜柔软自支撑，有很好的均匀性，便于携带，其光学性能可调，工艺要求较为简单且操作易行，比较适合产业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米材料组装
，更具体的讲，涉及利用静电纺丝组装金银ー维纳米材料的制备方法及其应用。
技术介绍
由于实际应用的需要，并且纳米材料的聚集体往往表现出更好的或者新颖的性能，因此将单分散的纳米材料进行有效的组装已经成为研究热点。尤其是金银材料，由于其在催化、传感等领域的巨大应用前景而备受关注。英国《皇家化学会综述》(Chemical Society Reviews, 2Oll年40期656页起)总结概括了组装纳米材料的制备方法及其应用方向，并提出需要找到ー种更加有效的可以大 范围装纳米材料的方法。目前报道的组装方法有很多种，比如界面组装及外界场组装等。但目前报道的方法中有着各自的缺点，比如繁琐的表面处理步骤，需要基底支撑，以及只能实现小范围的组装等。利用静电纺丝技术制备功能材料的报道有很多，制备的电纺纤维/膜在控制药物释放，生物组织工程，传感器及催化领域有很大的应用前景。德国《先进材料》(AdvancedMaterial, 2004年第16卷1151页)总结概括了静电纺丝技术的基本原理，纤维的形貌控制及排列，以及电纺纤維/膜的应用。美国《纳米信》(Nano Letter，2004年第4卷459页)报道了将碳纳米管电纺在聚合物纤维中，发现碳纳米管均沿着聚合物纤维平行排列，得到的电纺纤维力学性能得到很大提高，另外英国《纳米尺度》(Nanoscale, 2011年第3卷1508页起)报道了将硅酸钙纳米纤维电纺在聚合物纤维中，同样发现硅酸钙沿着电纺纤维排列。综上所述，利用静电纺丝技术对各向异性的ー维纳米材料进行组装成为可能，并且可以克服其他组装方法不可避免的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出ー种利用静电纺丝技术组装金银ー维纳米材料的方法，以达到利用组装金银ー维纳米材料，从而调控其光学性能的目的。本专利技术的利用静电纺丝组装的方法，可以快速大規模的组装金银ー维纳米材料，得到具有可控光学性能的柔软的自支撑薄膜。本专利技术的另一目的在于提供上述方法在生物组织工程，传感器及催化领域中的应用。本专利技术的提供了ー种利用静电纺丝技术组装金银ー维纳米材料的方法，包括以下步骤(a)将金银ー维纳米材料离心洗涤，然后分散在溶剂中得到一定浓度的金银ー维纳米材料的溶液；(b)向步骤(a)所得溶液中加入一定浓度的聚合物，磁力搅拌使聚合物完全溶解，制得的溶液作为电纺溶液备用；(C)对步骤(b)所得的电纺溶液进行电纺，得到组装好的金银-聚合物自支撑薄膜。优选的，步骤(a)中，所述金银ー维纳米材料包括金纳米棒，银纳米线，金纳米棒-银纳米线 组装体或银颗粒组装成的链状结构(银纳米链)。其中，所述金纳米棒-银纳米线组装体按照以下方法制备将离心好的银纳米线加入到制备的金纳米棒溶液中，其中金纳米棒质量浓度为4mg/mL，银纳米线质量浓度为5mg/mL，搅拌，静置，离心洗涤后得到组装体。优选的，搅拌时间为12h，静置时间为6h。其中，银纳米链按照以下方法制备制备好的银纳米颗粒加到聚こ烯醇水溶液中，银纳米链由3 10个直径为26nm银颗粒组成，银的质量浓度O. 3 I. 2mg/mL,摇床中200rpm剧烈搅拌4h后即可得到银纳米颗粒组成的链状聚集体。优选的，银纳米颗粒质量浓度为O. 3" . 2mg/mL,搅拌时间4h,温度40。C0优选的，步骤(a)中，所述离心时间为5 10min,转速8000 10000rpm/min ;更优选的，所述离心时间为6 8min,离心转速8000 9000rpm/min。优选的，步骤(a)中，所述溶剂为去离子水或者こ醇。优选的，步骤(a)中，所述浓度范围为O. r30mg/mL ;更优选的，所述金纳米棒颗粒浓度为l 4mg/mL，银纳米线质量浓度为l(T20mg/mL,金纳米棒-银纳米线组装体中金纳米棒质量浓度为4mg/mL，银纳米线浓度为5mg/mL，银纳米链由3 10个直径为26nm银颗粒组成，银的质量浓度O. 3 I. 2mg/mL。优选的，步骤(b)中，所述聚合物为聚こ烯醇或聚こ烯吡咯烷酮。优选的，步骤(b)中，所述聚合物体积浓度为5°/Γ 2% ;更优选的，聚こ烯醇体积浓度为6°/Γ 2%，聚こ烯吡咯烷酮体积浓度为5°/Γ Ο%。优选的，步骤(b)中，所述磁力搅拌时间为l 4h,搅拌速率为15(T300rpm/min ;更优选的，所述磁力搅拌时间为4h,搅拌速率为200rpm/min。优选的，步骤(b)中，所述电纺电压为6 10KV，注射速度O. 05^1. 5mL/h,电纺时间15mirTlh,针头到接收屏的距离为5 15cm。本专利技术还提供了上述方法制备的金银-聚合物自支撑薄膜，其厚度为Ium 'lOOOum。本专利技术进一歩提供上述方法在生物组织工程，传感器及催化领域中的应用。所述的自支撑薄膜由于基体是聚合物，所以有很好的柔软性；包覆在电纺纤维内部的金银ー维纳米材料均沿着电纺纤维的轴向排列，通过控制金银材料的加入量，可以调控其紫外-可见-红外吸收峰的位置，从而实现对薄膜的光学调控；通过调节静电纺丝的时间可以控制薄膜的厚度；可随身携带并能像布料一祥随意裁剪；并且这种薄膜可以大面积的制备。与现有技术相比，在本专利技术的静电纺丝组装金银ー维纳米材料的制备过程中，不需要繁琐的表面处理过程，只要选择颗粒能均匀分散的溶剂以及能在这种溶剂中溶解的聚合物即可。另外本专利技术的组装膜不需要基底，因为电纺膜本身就是ー种自支撑薄膜，并且方便携帯，可以根据需要任意裁剪。更重要的是，这种方法可以快速的大范围的对金银ー维纳米材料进行组装。实验表明，金银ー维纳米材料可以均匀的分布在整个电纺膜内，并且金银纳米材料外部有聚合物保护，因此这种膜有很好的稳定性。由于聚合物的柔软性以及静电纺丝这种组装方法的简单有效性，可大規模的组装ー维材料，并且可以得到柔软的自支撑组装薄膜。通过简单的调节加到纺丝溶液中金属材料的浓度，由于之间的距离发生改变，可有效地调节电纺薄膜的光学性质。附图说明图I为本专利技术实施例I提供的金纳米棒/聚こ烯醇电纺纤维的扫描电镜照片；图2为本专利技术实施例I提供的金纳米棒/聚こ烯醇电纺纤维的透射电镜照片；图3为本专利技术实施例2提供的银纳米线/聚こ烯吡咯烷酮电纺纤维的扫描电镜照 片;图4为本专利技术实施例2提供的银纳米线/聚こ烯吡咯烷酮电纺纤维的透射电镜照片;图5为本专利技术实施例3提供的金纳米棒-银纳米线组装体的扫描电镜照片；图6为本专利技术实施例3提供的金纳米棒-银纳米线组装体的透射电镜照片；图7为本专利技术实施例3提供的金纳米棒-银纳米线/聚こ烯醇电纺纤维的扫描电镜照片；图8为本专利技术实施例3提供的金納米棒-银纳米线/聚こ烯醇电纺纤维的透射电镜照片；图9为本专利技术实施例4提供的银纳米链的透射电镜照片；图10为本专利技术实施例4提供的银纳米链/聚こ烯醇电纺纤维的透射电镜照片。具体实施例方式以下结合实施例对本专利技术利用静电纺丝组装金银ー维纳米材料做具体的说明。所述电纺是指将电纺溶液倒入注射器内，注射器安置在注射泵内，由注射泵以ー定速率推进液体，同时直流电源接在针头处进行电纺，电纺纤维在铜网上进行收集，一段时间后即可从铜网上剥离，得到含有金银ー维纳米材料的电纺膜。其中试验中所用的离心机为上海安亭科学仪器厂生产的Anke TGL-10B,双注射泵为美国Harv本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用静电纺丝技术组装金银一维纳米材料的方法，包括以下步骤：（a）将金银一维纳米材料离心洗涤，然后分散在溶剂中得到一定浓度的金银一维纳米材料的溶液；（b）向步骤（a）所得的溶液中加入一定浓度的聚合物，磁力搅拌使聚合物完全溶解，制得的溶液作为电纺溶液备用；（c）对步骤（b）所得的电纺溶液进行电纺，得到组装好的金银？聚合物自支撑薄膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：俞书宏，张传玲，何典，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
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