在制备一维(1D)纳米纤维的众多方法中[11],静电纺丝技术受到了研究学者的极大关注,因为其可高效[12]、简便[13]、快速制备具有三维连续孔状结构纳米纤维的方法[14-16]。到目前为止,有机/无机复合材料和无机材料包括有机材料等[17,18],这些多种不同类型的材料可制备成纳米纤维,已被证实[19,20]。
如图1的示意图所示就是的静电纺丝装置,其主要有接收屏,毛细管,注射器,纺丝液容器,计量泵和高压电源。
图 1 静电纺丝装置示意图
由于纳米二硫化钼颗粒具有的良好压电性和催化等性质,如今已在光电器件、催化、润滑等多个领域广泛应用。近些年来,人们通常使用静电纺丝的方法来制备复合纳米纤维。本实验也是采用了静电纺丝技术制备复合纳米纤维,用聚丙烯腈(PAN)来作为聚合物纺丝材料,再通过静电纺丝技术,来制备不同MoS2含量的MoS2/PAN复合纳米纤维膜。通过使用扫描电子显微镜(SEM),来对复合纳米纤维膜物相形貌进行表征。
聚丙烯腈纤维在生活有着很广泛的应用,但聚丙烯腈纤维(俗称晴纶)也有着强度并不高,耐磨性和抗疲劳性也较差,等等缺点。许多研究表明,有机/无机填料都能不同程度地改善聚丙烯腈纤维不同方面的性能。在聚丙烯腈纤维的形成中。以二硫化钼纳米为填充材料,可以形成比聚丙烯腈纤维更加优秀的复合纳米纤维。
1 实验部分
1。1 实验仪器与试剂
仪器:高压直流电源(华泰电源HAP大功率程控直流电源);注射泵(雷弗品牌蠕动泵);电子天平(赛多利斯电子天平CPA225D型);扫描电子显微镜(MicroNano D3000型多模式扫描探针显微镜);恒温磁力搅拌器(MYP11-2数显恒温磁力搅拌器);超声波清洗仪;静电纺丝系统(包括接收屏,毛细管,注射器,纺丝液容器,计量泵和高压电源,等几部分。);烧杯;量筒;2 mL试剂瓶;温度计;针管;1 mL移液管;洗耳球;漏斗;锡箔纸;盖玻片;药匙;称量纸;无菌注射器;滤纸;称量纸;脱脂棉。
试剂:聚丙烯腈(PAN);MoS2;DMF(二甲基甲酰胺);PVP聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone);FeCl3。
1。2 溶液的配置
表1不同MoS2质量下配成的纺丝液
纺丝液 MoS2/mg DMF/mL PVP/g PAN/g
含2。5 %MoS2的纺丝液 20 80 0。64 0。64
含5 %MoS2的纺丝液 40 80 0。64 0。64
含10 %MoS2的纺丝液 80 80 0。64 0。64
1。2。1 含量为2。5 %MoS2的纺丝液的配置
第一步:先用电子天平准确的称取20 mg的MoS2移入到准备好整洁干净的螺口玻璃瓶中,再用移液枪准确移取80 mL的DMF倒入螺口玻璃瓶中。为防止挥发,需将螺口玻璃瓶盖拧紧。
第二步:将已装入混合液的螺口玻璃瓶置于超声波振荡30 min。(螺口玻璃瓶用超声波振荡时容易过热,需用冷水冷却,边冷却边振荡。)
第三步:用电子天平准确的称取PVP和PAN各0。64 g。将已振荡完毕的螺口玻璃瓶取出并打开,把已用电子天平准确已称取好的PVP和PAN依次倒入螺口玻璃瓶中,再将瓶盖拧紧后进行充分混匀。