静电纺丝制备超疏水TiO_2纳米纤维网膜

Vol .30高等学校化学学报No .42009年4月 CHE M I CAL JOURNAL OF CH I N ESE UN I V ERSI TI ES 731～734静电纺丝制备超疏水T iO 2纳米纤维网膜王丽芳1,2,赵　勇1,江　雷1,王佛松1(1.北京分子科学国家实验室,有机固体院重点实验室,中国科学院化学研究所,北京100190;2.中国科学院研究生院,北京100049)摘要　采用静电纺丝技术构筑粗糙表面,再使用廉价的低表面能物质硅油在煅烧过程中进行同步修饰,制备出接触角大于150°,滚动角小于5°的Ti O 2超疏水表面.该超疏水表面具有由Ti O 2纳米纤维和微米尺寸颗粒状硅油高温分解产物织构而成的纳米纤维网膜结构,这种特殊的微纳米复合粗糙结构和疏水性硅油分解产物的修饰作用导致Ti O 2纳米纤维网膜的超疏水性.这种超疏水的Ti O 2材料为超疏水材料在防水织物、无损失液体运输和微流体等领域的应用提供了新的研究视野.关键词　二氧化钛;超疏水;纳米纤维;静电纺丝中图分类号　O647.5 文献标识码　A 文章编号　025120790(2009)0420731204收稿日期:2008210207.基金项目:国家自然科学基金(批准号:20801057,20774101)、国家“八六三”计划(批准号:2007AA03Z327)和国家“九七三”计划(批准号:2007CB936403,2009CB930404)资助.联系人简介:江　雷,男,博士,研究员,博士生导师,主要从事仿生纳米功能界面材料研究.E 2mail:jianglei@iccas .ac .cn浸润性是固体表面的重要性质之一,通过固液界面的接触角(CA )表征.固体表面的浸润性主要由其表面的化学组成和结构共同决定.改变固体表面的自由能和粗糙度都可改变浸润性[1].近年来,与水的接触角大于150°,同时滚动角小于10°的超疏水材料由于在微流体及生物分析等领域具有广泛的应用前景,从而引起了人们极大的研究兴趣.受荷叶自清洁效应的启发,人们制备了一系列的仿生超疏水表面[2].研究表明,超疏水表面可以通过两种方法获得:一是在粗糙表面修饰低表面能物质;二是在疏水材料表面构建粗糙结构[3].迄今为止,人们已经提出了许多制备粗糙表面的方法,诸如相分离法,刻蚀法,模板压印法,电化学沉积法等[4～6].J iang 等[7]以廉价的聚苯乙烯为原料,采用简单的静电纺丝技术,制备了具有多孔微球和纳米纤维复合结构的超疏水薄膜,由于Ti O 2具有光、电和化学稳定性以及生物相容性,因此在理论研究和工业应用领域一直是研究热点.制备具有特殊表面性质的Ti O 2材料,有利于拓展Ti O 2在自清洁表面、太阳能电池及生物分析等方面的应用[8].本文采用静电纺丝技术[9～13]构筑粗糙表面,再使用廉价的低表面能物质硅油在煅烧过程中同步修饰,制备出接触角大于150°,滚动角小于5°的Ti O 2超疏水表面.1　实验部分1.1　复合膜的制备将聚乙烯吡咯烷酮[Poly (vinyl pyrr olidone ),P VP,M w =1300000,Acr os 公司]和钛酸四丁酯[Ti (OBu )4,北京化工精细化学有限公司]溶解在乙醇和醋酸(体积比4∶1)的混合溶剂中,配制质量分数分别为4%P VP 和20%Ti (OBu )4的前驱体溶液;将上述溶液置于内径为0143mm 针头的注射器中,采用118k V /c m 的工作电压强度(电压强度=工作电压/接收距离)进行静电纺丝,最后在玻璃基底接收装置上收集得到P VP /钛凝胶复合膜.1.2　复合膜的煅烧在负载上述复合膜的玻璃基底上,加入1g 硅油(M w =4000),置于程序升温马弗炉(Naberther m LH15213,德国)中,以115℃/m in 的升温速度升至450℃,然后在该温度下持续煅烧3h,选择性除去P VP,得到Ti O 2膜.1.3　表 征样品形貌采用场发射扫描电子显微镜(6700F FE 2SE M ,日本JE OL 公司)表征;膜的表面化学组成采用X 射线光电子能谱(XPS )测试;利用接触角测量仪(OCA20德国Dataphysics 公司)在室温下进行接触角和滚动角测定,所用水滴均为3μL,在样品的5个不同位置进行测定,取平均值.2　结果与讨论2.1　煅烧前后膜的组成分析图1为复合膜煅烧前后的XPS 图.从图1(A )可以看出,煅烧前复合膜表面主要由C,O ,Ti 和N 元素组成,与P VP /钛凝胶复合膜的组成符合.从图1(B )可以看出,煅烧后纤维表面N 元素信号峰消失,纤维表面主要由C,O,Ti 和Si 元素组成.这说明,煅烧过程选择性除去了P VP,表明复合膜煅烧后制备了表面含有Si 和C 的Ti O 2膜.因此,通过静电纺丝,同步煅烧硅油和P VP /钛凝胶复合膜的方法,可以制备被硅油高温分解物修饰的Ti O 2膜.F i g .1　XPS spectra of co m posite m esh before(A)and after(B)ca lc i n a ti on2.2　纤维的形貌F i g .2　SE M i m ages of co m posite m esh before[(A),(B)]and after[(C),(D )]ca lc i n a ti on图2为静电纺丝所制备的煅烧前P VP /钛凝胶复合膜和煅烧后Ti O 2膜的SE M 照片.图2(A )和(B )为煅烧前P VP /钛凝胶复合膜的形貌图.由图2(A )可见,P VP /钛凝胶复合膜由连续纤维构成纤维网膜,纤维中只有少量的珠状结构.图2(B )显示纤维直径为40～400nm.图2(C )和(D )为复合纤维膜在硅油氛围中高温煅烧后的Ti O 2膜形貌图.在图2(C )中未见到明显的纤维网结构,只能见到颗粒状粗糙表面.图2(C )放大后的SE M 照片[图2(D )]则清楚地显示底层为煅烧后得到的Ti O 2纤维网状237高等学校化学学报 Vol .30　结构,并且Ti O 2纤维网膜上堆积粒径约为01023～117μm 的球状颗粒,形成颗粒状粗糙表面.SE M 结果表明,采用静电纺丝技术可以在基底上制备纳米纤维网膜,烧结过程并未破坏纤维网状结构,并能同时粗糙化纤维网表面.2.3　表面浸润性烧结过程中不添加硅油得到的Ti O 2纳米纤维网膜的接触角为0°,显示出超亲水特性.图3(A )为水滴在表面修饰硅油的Ti O 2纳米纤维网膜表面的照片,显示接触角为15415°±117°,表现出显著的超疏水特性.这种超亲水向超疏水的转变首先与纤维表面的自由能有关.硅油中亲水性基团与Ti O 2表面—OH 相结合,致使硅油中疏水基团向外,大大降低了Ti O 2纤维表面自由能,因而使其表面由亲水性向疏水性发生本质变化.图3(B )为水滴在硅油修饰的平滑Ti O 2表面的照片.从图3(B )中测量得出水在平滑Ti O 2表面的接触角为9317°±213°,表明硅油修饰的Ti O 2表面由亲水性转变至疏水性.其次,这种超亲水向超疏水的转变与粗糙多孔结构的表面有关.Ti O 2纳米纤维网膜表面的粗糙多孔结构能够产生足够多的空隙来填充空气,从而减少了水与固体表面的接触,这种情况符合Cassie 方程提出的增大空气含量将增强疏水材料表面疏水性这一定律[14].这种由纤维和纤维之间空气所组成的复合表面可以用Cassie 方程计算得出水与固体表面接触时三相接触线中空气所占的比例:cos θr =f 1cosθ-f 2式中,θr 和θ分别为水与粗糙表面和化学组成相同的平滑表面的接触角,f 1和f 2分别为Ti O 2纳米纤维和空气所占的分数,且f 1+f 2=1.平滑表面和粗糙表面的接触角分别为θ=9317°±213°和θr =15415°±117°.由上述公式可以得出f 2=01908,这表明空气所占比例达到了9018%.　F i g .3　CA on sili cone m od i f i ed T i O 2nanofabr i c m esh(A)and s m ooth T i O 2f il m (B)F i g .4　Sli d i n g angle of the sili cone m od i f i ed T i O 2nanofabr i c m esh表面固2液2气三相接触线的间断性使得水滴在超疏水表面容易滚动.滚动角测试结果表明水滴在纳米纤维网膜上的滚动角为211°(图4),显示了低黏滞力的超疏水性.这表明,我们制备的超疏水表面与水的接触角为15415°,滚动角为211°.3　结 论采用静电纺丝技术制备了超疏水、低滚动角的Ti O 2纤维网膜.先通过简单的静电纺丝技术先制备粗糙P VP /钛凝胶复合纳米纤维网膜,然后煅烧制备Ti O 2纤维网的同时,加入硅油共同煅烧,得到表面沉积颗粒的Ti O 2纳米纤维网膜,实现了Ti O 2纳米纤维网膜由超亲水性(与水的接触角约为0°)向超疏水性的转变(与水的接触角为15415°,滚动角211°),这样不需要对煅烧后亲水的Ti O 2进行后续处理,就能制备Ti O 2超疏水材料.这种超疏水的Ti O 2材料可被设计运用于防水织物、无损失液体运输、微流体等领域.参　考　文　献[1]　Feng L.,L i S .,L i Y .,et al ..Adv .Mater .[J ],2002,14(24):1857—1860[2]　Zhai L.,BergM.C .,Cebeci F 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Universities(高等学校化学学报)[J],2009,30(1):185—190[13]　ZHOU Xian2Feng(周险峰),Z HAO Yong(赵勇),CAO Xin2Yu(曹新宇),et al..Chem.J.Chinese Universities(高等学校化学学报)[J],2007,28(7):1220—1222[14]　Cassie A. B. D.,Baxter S..Trans.Faraday Soc.[J],1944,40:546—551Superhydrophob i c T i O2Nanofabr i c M esh Fabr i ca tedby Electrosp i n n i n gWANG L i2Fang1,2,ZHAO Yong1,J I A NG Lei13,WANG Fo2Song1(1.B eijing N ational L aboratory forM olecular Sciences(BNLM S),CAS Key L aboratory of O rganic Solids,Institute of Che m istry,Chinese A cade m y of Sciences,B eijing100190,China;2.Graduate U niversity of Chinese A cade m y of Sciences,B eijing100049,China)Abstract　A Ti O2mesh with superhydr ophobic p r operty is facile fabricated thr ough electr os p inning p r ocess foll owed by calcinati ons with silicon oil.The P VP/titania mesh inter weaved by nanofibers,which is of r ough surface structures,is firstly p repared by electr os p inning.Then the silicon oil is dr opped on the titania mesh. After this mesh is calcinated,it turns t o Ti O2and silican composite with m icr o/nanoscale r oughness.This composite mesh exhibits superhydr ophobic p r operty with high water contact angle and l ow sliding angle,which is attributed t o the combinati on of l ow surface free energy and high surface r oughness.This study p r ovides a si m p le and effective method for generating non2wetting materials and may blazes interesting insights t o design novel materials including non2l oss liquid trans port,self2cleaning surface and many other app licati ons. Keywords　Ti O2;Superhydr ophobic;Nanofibers;Electr os p inning(Ed.:V,I)。

静电纺丝法制备TiO2纳米纤维及其应用的研究的开
题报告
一、选题背景和意义：
二氧化钛纳米材料具有广泛的应用前景，如在光催化、电池、传感器、生物医药等领域。

然而，传统的制备方法往往涉及极高的温度和复
杂的步骤，并且通常需要使用有毒化学试剂。

近年来，静电纺丝法成为
一种新兴的纳米材料制备方法，在制备TiO2纳米材料上也受到广泛关注。

静电纺丝法制备的纳米材料具有高比表面积和良好的光学性能，需要较
低的温度和较少的化学试剂。

二、研究内容：
本研究拟采用静电纺丝法制备TiO2纳米材料，探究纺丝参数对
TiO2纳米材料形貌和光学性能的影响，并研究TiO2纳米材料在光催化领域的应用。

三、研究方法：
（1）制备TiO2纳米材料：采用静电纺丝法制备TiO2纳米材料，并通过SEM、TEM、XRD、FTIR等测试分析其形貌和结构。

（2）研究纺丝参数对TiO2纳米材料性能的影响：选择不同的纺丝
参数（如纤维溶液浓度、电压、喷嘴距离等），探究其对TiO2纳米材料形貌和光学性能的影响。

（3）研究TiO2纳米材料在光催化领域的应用：将所制备的TiO2纳米材料应用于光催化领域，并通过反应速率测试和可见光催化活性测试
等方法评估其催化性能。

四、预期结果：
本研究预计制备出形貌良好、结构稳定的TiO2纳米材料，并掌握不同纺丝参数对其形貌和光学性能的影响。

同时，预计该TiO2纳米材料具有良好的光催化性能，为其在环境清洁、新能源等领域的应用提供理论和实践基础。

抗污染超级疏水纳米纤维薄膜的制备及其应用研究一、引言随着人类工业化的发展，工业污染严重威胁我们的环境和健康。

为了解决这一问题，研究人员不断探索新型的抗污染材料。

对于超级疏水材料的应用越来越引人关注。

本文的主要目的是介绍一种抗污染超级疏水纳米纤维薄膜的制备方法及其应用研究。

二、抗污染超级疏水纳米纤维薄膜的制备1、纳米纤维技术的应用纳米纤维技术是一种重要的纳米材料制备方法，该技术通过热致变性或静电纺丝技术制备具有纳米尺度的纤维。

纳米纤维具有特殊的形态结构和材料性能，因此在纳米科技领域应用广泛。

2、超级疏水现象的原理超级疏水材料表面的接触角通常大于150°，这是因为超级疏水表面具有微纳结构，使得水滴在表面形成独特的几何形态，从而形成很小的接触面积。

当液滴滑过表面时，会带走表面上的污渍，从而实现自清洁功能。

3、制备方法制备抗污染超级疏水纳米纤维薄膜的方法通常有两种：一种是将溶解的高分子聚合物加工成超级疏水材料；另一种是将聚合物纳米纤维通过静电纺丝或其他纺丝技术制备成超级疏水材料。

其中，静电纺丝技术是最为常用的制备方法之一。

三、抗污染超级疏水纳米纤维薄膜的应用研究1、自清洁陶瓷涂层传统的陶瓷涂层很容易受到空气中的灰尘或污染物的附着。

然而，经过特殊处理的超级疏水陶瓷涂层可以有效地防止污染物的附着，从而实现自清洁功能。

研究人员通过制备超级疏水的陶瓷涂层，使得陶瓷表面具有独特的微纳结构，从而实现自清洁功能。

2、自清洁建筑材料将超级疏水材料应用于建筑材料，可以有效地减少污染物对建筑表面的侵蚀，从而延长建筑材料的使用寿命。

研究人员通过制备抗污染超级疏水纳米纤维薄膜，将其用于建筑材料表面涂层，从而实现自清洁功能。

3、自清洁电池电池的附着污染物会导致电池的性能下降。

即使是微小的污染物也会对电池的性能产生影响。

因此，制备自清洁电池材料具有重要的研究意义。

研究人员通过制备超级疏水材料，将其应用于电池表面，实现电池的自清洁功能。

静电纺丝技术制备TiO_2纳米纤维的研究
陈登龙;吕玮;陈顺玉;陈育民;张青海
【期刊名称】《福建师范大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】2010(26)4
【摘要】以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的乙醇溶液为基体,加入体积分数为6%的钛酸异丙酯,制得前驱体溶液,在高电场强度下用静电纺丝法制备了PVP/Ti(OCH(CH3)2)4复合纳米纤维,经600℃高温煅烧得到金红石和锐钛矿混杂的二氧化钛(TiO2)纳米纤维,直径约150～200 nm.研究了不同电纺参数对PVP/Ti(OCH(CH3)2)4复合纳米纤维的形貌的影响.通过差热-热重分析(TG-DSC)、红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)、X射线粉末衍射(XRD)等分析测试手段对制得的TiO2纳米纤维进行表征.【总页数】6页(P73-77)
【关键词】静电纺丝;TiO2;纳米纤维
【作者】陈登龙;吕玮;陈顺玉;陈育民;张青海
【作者单位】福建师范大学化学与材料学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ342.93
【相关文献】
1.静电纺丝制备BiFeO_3/TiO_2磁性纳米纤维及其光催化性能研究 [J], 郭剑阳;杜平;张冬花
2.静电纺丝技术制备金红石型TiO_2多孔空心纳米纤维 [J], 张双虎;董相廷;徐淑芝;
王进贤;刘桂霞
3.静电纺丝法制备Fe_2O_3/TiO_2复合纳米纤维及光催化性能研究 [J], 李跃军;曹铁平
4.静电纺丝技术制备TiO_2空心纳米纤维与表征 [J], 徐淑芝;张双虎;董相廷;王进贤
5.静电纺丝技术制备TiO_2/NiO复合中空纳米纤维及光催化性能 [J], 滕乐天;赵康;王红珍;汤玉斐
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TiO 2纳米纤维的电纺制备与表征石秋忠,陆道明,张伟党,徐滨滨(镇江市高等专科学校化工系,江苏　镇江　212003)摘　要:以P VP 作为络合剂与Ti (C 4H 9O )4反应制得前驱体,采用静电纺丝法制得P VP /Ti O 2纳米复合纤维后在马弗炉中煅烧,并采用SE M 、TG -DT A 、XRD 等对纳米纤维进行了表征。

结果表明:适当增加Ti (C 4H 9O )4浓度、增加静电电压、减小喷射速度和升高煅烧温度,电纺丝纤维直径变细;P VP /Ti O 2复合纤维煅烧至550℃时得到的为纯Ti O 2;经400℃、600℃、700℃、900℃煅烧后分别得到开始出现锐钛矿型的Ti O 2、以锐钛矿型的Ti O 2为主、以金红石型的Ti O 2为主和完全金红石晶型的Ti O 2纳米纤维。

关键词:静电纺丝;Ti O 2;纳米纤维Prepara ti on and Character i za ti on of T iO 2Nanof i bersSH I Q iu -zhong,LU D ao -m ing,ZHAN G W ei -dang,XU B in -bin(Che m ical Engineering Depart m ent,Zhenjiang College,J iangsu Zhenjiang 212003,China )Abstract:Tetrabutyl titanate and polyvingl pyrr olidone (P VP )was used as starting materials,P VP /Ti O 2composite nanofibers were p repared by s ol -gel p r ocessing and electr os p inning methods,further more,the composite nanofibers were calcined at different te mperatures in muffle furnace .The materials were characterized by SE M ,TG -DT A and XRD.The results showed that the dia meter of the composite nanofibers decreased with increasing the tetrabutyl titanate ’s concentra 2ti on,voltage or calcinati on te mperature in a certain range,but it increased with increasing the feed rate .Pure Ti O 2fibers were obtained by calcining P VP /Ti O 2composite nanofibers at 550℃.After calcinati on of P VP /Ti O 2composite fibers at 400℃and 600℃,anatase phase Ti O 2nanofibers could be obtained;the anatase could be converted mainly and comp lete 2ly int o rutile via calcinati on in air at 700℃,900℃res pectively .Key words:electr os p inning;titaniu m di oxide;nanofiber作者简介:石秋忠(1968-),男,讲师,在职硕士生,化学工程专业。

TiO2/PAN碳化纳米纤维膜的制备及其对腐殖酸的降解效果*杜菲菲毛艳萍罗周柳欢欢陈泉源（东华大学环境科学与工程学院，上海，201620）摘要：以丙烯腈为原料自制聚丙烯腈（PAN）粉末，静电纺丝法制备PAN纳米纤维，采用溶胶—凝胶法负载TiO2，制备TiO2/PAN碳化纳米纤维膜。

通过SEM、DG-DTG及元素分析等方法对纳米纤维进行表征。

研究结果表明，用PAN质量分数为3%的纺丝液进行静电纺丝，在预氧化温度280ħ及碳化温度550ħ条件下可制得直径100 170nm、形态完整、分布较均匀的纳米纤维。

在光催化条件下，制备的TiO2/PAN碳化纳米纤维120min对腐殖酸的降解率达93%，具有比简单悬浮体系催化剂更好的光催化性能，体现了TiO2与纳米碳纤维的协同作用。

关键词：静电纺丝，纳米纤维膜，光催化，腐殖酸中图分类号：TS102．65文献标识码：A文章编号：1004－7093（2011）01－0012－06半导体光催化氧化技术是最近30年发展起来的一项新兴技术，目前仍处在发展中。

二氧化钛（TiO2）凭借其无毒、无腐蚀性、催化能力强、化学稳定性好、可重复利用等优点在众多的光催化剂中脱颖而出，已经成为当前最具发展潜力的催化剂［1-3］，纳米TiO2光催化技术在废水处理及空气净化方面显示出广阔的应用前景。

传统的纳米TiO2悬浮体系存在TiO2粉体易流失和回收困难问题［4-5］，而普通的复合膜均匀性差，晶型不稳定，易失活，极大地限制了TiO2催化性能的发挥。

因此，寻找一种具有较大比表面积，又能与TiO2牢固结合的高效负载材料［6］是该技术实用化的关键。

静电纺丝技术制备的纳米纤维直径小，吸脱附速度快，具有较大的比表面积［7-8］，将其作为载体可以使被降解物与催化剂接触几率增加。

本文选择静电纺丝制备纳米纤维与溶胶—凝胶法负载相结合制备纳米TiO2/活性碳纤维复合催化剂，同时发挥纳米活性碳纤维的强吸附性与TiO2的高催化活*上海市重点学科建设项目基金资助项目（B604）收稿日期：2010－04－20；修改稿：2010－11－18作者简介：杜菲菲，女，1988年生，在读硕士研究生。

2020.26科学技术创新电泳沉积超疏水TiO 2纳米多孔膜的制备Preparation of TiO 2nanocrystalline superhydrophobic film byelectrophoretic deposition檀伟伟1*方艳艳2（1、北京市朝阳区特种设备检测所，北京1001222、中科院化学研究所，北京100080）膜分离技术，是一种集浓缩和分离于一体的高效无污染净化技术，具有维护方便、运行成本低、清洁无污染、无化学品消耗、适应性强等优点，已广泛应用于生产、医疗、食品、环境保护盒化工等领域[1-5]便于流量增加后的扩容和出水水质要求的升级变化。

在国外，膜法脱氧过程虽然有商业化的应用实例，但是相关研究的文献报道较少。

近年来，随着纳米材料和膜技术的发展，有机-无机复合膜的研究开发[6，7]成为膜研究的一个热点。

有机-无机复合膜的特点在于，它兼具有机膜和无机膜各自的优点，将无机材料的刚性、耐热、化学稳定性与聚合物的柔韧性和低成本相结合，使所得膜的机械强度、空性能、尤其耐污染方面能得到显著提高。

本论文是在前期对电泳沉积制备二氧化钛薄膜研究的基础上，根据有机、无机膜各自的特点，研制超疏水纳米TiO 2多孔膜，并研究其成膜机理。

希望通过有机无机膜的复合制得性能更好的分离膜。

1实验试剂SEM 扫描电子显微镜，日立S4300型（Hitachi S4300）；Bruker Tensor 27红外光谱；VG Scientific ESCALab220i-XL X-射线光电子能谱。

钛酸正丁酯：北京化工厂，分析纯。

正丁醇：北京化工厂，分析纯。

丙酮：北京化工厂，分析纯。

γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）：湖北省应城市德邦化工有限公司。

以上试剂均直接使用，未作进一步处理。

2实验方法2.1Ti02胶体的制备将20mL 钛酸四丁酯加入到正丁醇和丙酮（体积比6:1）的混合溶剂中。

电磁搅拌30分钟。

把搅拌好的溶液转移到反应釜中（密闭），设定温度220℃，反应时间4小时，自然冷却至室温。

硅酸盐学报· 1302 ·2007年静电纺丝技术制备TiO2空心纳米纤维与表征徐淑芝，张双虎，董相廷，王进贤(长春理工大学化学与环境工程学院，长春 130022)摘要：采用静电纺丝技术，以钛酸丁酯[Ti(OC4H9)4]、聚乙烯吡咯烷酮和无水乙醇为原料，制备了TiO2空心纳米纤维。

用热重–差热分析、X射线衍射、扫描电镜等分析手段对制得的空心纳米纤维进行了表征。

结果表明：所得产物为锐钛矿和金红石混晶型TiO2空心纳米纤维，平均外径为900nm，管壁平均厚度为100nm，长度>200µm。

对TiO2空心纳米纤维的形成机理进行了讨论。

关键词：静电纺丝；钛酸丁酯；聚乙烯吡咯烷酮；二氧化钛；空心纳米纤维中图分类号：O484 文献标识码：A 文章编号：0454–5648(2007)10–1302–04SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF TiO2 HOLLOW NANOFIBERS BY ELECTROSPINNINGXU Shuzhi，ZHANG Shuanghu，DONG Xiangting，WANG Jinxian(School of Chemistry and Environmental Engineering, Changchun University of Science and Technology, Changchun 130022, China) Abstract: TiO2 hollow nanofibers have been successfully synthesized by an electrospinning technique, using Ti(OC4H9)4, polyvinyl pyrrolidone and absolute ethanol as the starting materials. The fiber structures were characterized by thermogravimetry–differential thermal analysis, X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The results indicated that the products are a mixed crystal phase including anatase and rutile TiO2 hollow nanofibers with an average outer diameter of 900nm, wall thickness of 100nm, and lengths greater than 200µm. The formation mechanism of TiO2 hollow nanofibers is also discussed.Key words: electrospinning; tetrabutyl titanate; polyvinyl pyrrolidone; titania; hollow nanofibers自从碳纳米管[1]发现以来，管状结构纳米材料因其独特的物理化学性能，在微电子、应用催化和光电转换等领域展现出良好的应用前景，受到研究者们的广泛关注，成为纳米材料研究的热点之一。

静电纺丝制备超疏水功能材料研究进展摘要：近年来，纳米技术飞速发展，纳米材料成为各大学者的研究热点。

静电纺丝是制备纳米材料和微细纳米结构最简单最切实可行的方法，也是一种具有广泛应用前景的技术。

通过静电纺丝制备的超疏水材料在油水分离、膜蒸馏、防腐涂层、隐身材料、传感材料等方面具有极大的应用前景。

20世纪90年代静电纺丝引起人们的广泛关注和研究，这些研究推动了静电纺丝的快速发展，并为超疏水材料带来一系列新的制备方法。

笔者简要介绍了静电纺丝的基本原理和超疏水理论，重点阐述了利用静电纺丝制备超疏水功能材料的最新研究进展并对其性能进行分析比较。

关键词：静电纺丝，超疏水，功能材料引言:受到自然界许多动植物的启发，如荷叶、水黾等，超疏水材料应运而生。

人们通过细心的观察发现它们都具备了相似的共同点，荷叶的表面呈现粗糙的微观形貌，才有了莲花的出淤泥而不染。

水黾的腿部也存在微纳米结构，才可以自由的在水面上行走或奔跑。

他们的这种结构可以和水面形成“空气垫”，所以防止了表面被水润湿，也就达到了疏水的效果。

超疏水材料的出现，应用在了很多领域，如防水、防雾、防污染、自清洁及油水分离，为我们的生活带来了便利，起着至关重要的作用。

理想的超疏水材料通常被认为具有超疏水、超亲油性能、高吸油能力以及低吸水率、低密度、环保无公害，对各种油类具有良好的可回收性。

1静电纺丝的原理和装置静电纺丝是静电雾化的一种形式，也称电纺，它通过一个外加强电场，使聚合物溶液或熔体在喷射孔形成喷射流，同时在静电场中进行拉伸，形成纤维固化在接收板上。

在外加电场和表面张力的作用下，液滴被拉长成一个Taylor圆锥。

静电纺丝设备通常由高压电源、喷头、注射泵、收集平台等装置构成。

2静电纺丝碳基纳米材料碳纳米材料超级电容器具有大比表面积、快充放电速率和长循环寿命等优点，在为可穿戴电子设备供电方面具有广阔的应用前景。

碳纳米纤维（CNF）作为一种高性能的电极材料，在储能/转换系统中具有多功能性，一直以来都被人们作为一种高性能的电极材料来研究。

材料科学与工程学科中静电纺丝技术制备TiO2纳米纤维薄膜的研究静电纺丝技术在材料科学与工程学科中具有广泛应用，其中之一是用于制备TiO2纳米纤维薄膜。

TiO2纳米纤维薄膜具有很高的比表面积和优异的光催化性能，在环境净化、光电催化制氢、染料敏化太阳能电池等领域具有重要的应用前景。

在本文中，我们将介绍静电纺丝技术制备TiO2纳米纤维薄膜的研究进展，并分析其在各个领域中的应用。

首先，静电纺丝技术是一种将高分子溶液通过高电压静电场作用下形成纤维的方法。

通过调整高分子聚合物的浓度、电场强度和纺丝距离等参数，可以获得不同直径和形态的纳米纤维。

在制备TiO2纳米纤维薄膜中，通常使用聚合物作为模板材料，将TiO2颗粒或前驱体分散在聚合物溶液中，然后通过静电纺丝技术制备纳米纤维薄膜。

制备的纳米纤维薄膜可以通过热处理或光照等后续步骤进行晶化，得到TiO2具有优异性能的薄膜。

在环境净化领域，TiO2纳米纤维薄膜具有良好的光催化性能。

光催化过程中，纳米纤维薄膜可以通过对有害气体的吸附和光解作用，将其分解为无害物质。

由于TiO2纳米纤维薄膜具有很高的比表面积和较好的可见光响应性能，可以有效提高光催化反应的效率。

此外，纳米纤维薄膜还具有良好的机械稳定性和低压降特性，可以实现高效的气体处理。

因此，TiO2纳米纤维薄膜在室内空气净化、有机废气处理等方面具有广阔的应用前景。

在光电催化制氢领域，TiO2纳米纤维薄膜可以作为光电极材料，用于水光电解制氢。

纳米纤维薄膜具有大量的活性表面，可以有效提高光生电子-空穴对的分离效率。

通过对纳米纤维薄膜的表面进行修饰，如导入负载剂、调整晶相结构等，可以进一步提高其催化活性和稳定性。

研究表明，静电纺丝制备的TiO2纳米纤维薄膜在光电催化制氢中具有良好的性能，在利用太阳能进行无污染氢能生产方面具有巨大潜力。

此外，TiO2纳米纤维薄膜还可以应用于染料敏化太阳能电池。

染料敏化太阳能电池是一种新兴的太阳能转化技术，其基本原理是通过将染料吸附在光电极上，利用光生电子-空穴对的分离产生电流。

超疏水及双侧亲水静电纺丝纳米纤维复合膜的制备方法超疏水及双侧亲水静电纺丝纳米纤维复合膜的制备方法1. 引言超疏水及双侧亲水静电纺丝纳米纤维复合膜是一种在材料领域备受关注的新型材料。

它具有超疏水表面，即使在极其潮湿的环境中也能实现液体的自洁和自排特性。

与此该复合膜的双侧亲水性使其在吸附液体、分离杂质等方面具有广泛的应用潜力。

本文将从制备方法、性能表征、应用前景等多个角度来探讨超疏水及双侧亲水静电纺丝纳米纤维复合膜。

2. 制备方法2.1 静电纺丝法静电纺丝法是制备静电纺丝纳米纤维的常用方法。

主要通过将高分子溶液置于高压中，利用静电作用使纳米纤维喷丝形成。

在制备超疏水及双侧亲水纳米纤维复合膜中，我们可以通过调整溶液的成分和浓度来控制纳米纤维的直径、密度和形貌。

在静电纺丝过程中，加入适当的复合材料可以赋予纳米纤维复合膜超疏水性和双侧亲水性。

2.2 表面改性技术为了增强纳米纤维复合膜的超疏水性和双侧亲水性，可以采用表面改性技术。

一种常见的方法是利用化学改性剂对纳米纤维复合膜进行表面处理，如在表面引入含氟基团，形成疏水表面。

另外，还可以通过物理处理方法，如等离子体处理、溅射法等，提高复合膜的亲水性。

3. 性能表征3.1 超疏水性能超疏水性能一般通过接触角来表征。

接触角越大，表明材料的超疏水性能越好。

在评估纳米纤维复合膜的超疏水性能时，可通过测量液滴在表面的接触角来进行定量分析。

3.2 双侧亲水性双侧亲水性主要通过液体渗透测试来评估。

可以将液体分别施加在纳米纤维复合膜的正反面，观察其与材料的接触状态。

如果液体能够均匀渗透，说明复合膜具有双侧亲水性。

4. 应用前景超疏水及双侧亲水静电纺丝纳米纤维复合膜具有广泛的应用潜力。

在自洁材料领域，它可以应用于建筑物表面、玻璃窗、车身等，实现液体的自洁和自排。

在油水分离领域，该复合膜可用于处理含油废水，有效分离出清澈水质和油类物质。

该复合膜还可以应用于过滤、吸附、催化和生物医学等领域。

静电纺丝法制备功能性超疏水材料摘要：超疏水材料是一种具有极高水接触角和极低水润湿系数的材料，在自清洁、防水防尘、生物医学等领域具有广泛的应用前景。

静电纺丝法作为一种常见的制备纳米纤维的方法，可用于制备具有优异性能的功能性超疏水材料。

本文主要介绍了静电纺丝法制备功能性超疏水材料的过程、表征及其性质，并与传统纺丝法进行了比较和讨论。

关键词：静电纺丝法、超疏水材料、纺丝法、表征分析。

超疏水材料是一种具有极高水接触角和极低水润湿系数的材料，即水滴在材料表面呈球形，不润湿材料表面，从而具有自清洁、防水防尘等特性。

超疏水材料在生物医学领域也有广泛的应用，如细胞移植、药物传递等。

静电纺丝法是一种制备纳米纤维的方法，其基本原理是在高压电场作用下，聚合物溶液或熔体克服表面张力形成纤维。

静电纺丝法的具体实现过程包括溶液制备、电场设置、纺丝液的喷射和固化等步骤。

采用静电纺丝法制备超疏水材料，需要选择合适的聚合物作为原料，如聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亚胺(PI)等。

然后，将这些聚合物溶解在适当的溶剂中，形成纺丝液。

接下来，将纺丝液放入高压电场中，在电场力作用下，纺丝液克服表面张力形成纤维。

通过热处理或化学处理使纤维固化，并形成超疏水表面。

通过扫描电子显微镜(SEM)对制备出的超疏水材料进行形貌观察，可以发现其纤维直径在纳米级别，且表面光滑。

通过测量水接触角和滚动角，可以进一步确定材料的超疏水性能。

与传统纺丝法相比，静电纺丝法具有更多的优点。

静电纺丝法可以更好地控制纤维的直径和形状，从而更好地满足特定应用的需求。

静电纺丝法可以更好地实现在纤维表面引入特殊功能基团，从而制备出具有更多功能性的超疏水材料。

静电纺丝法的生产效率更高，更适于大规模生产。

本文介绍了静电纺丝法制备功能性超疏水材料的过程、表征及其性质。

通过静电纺丝法成功制备出了具有优异性能的超疏水材料，其纤维直径在纳米级别，表面光滑。

这些材料还具有高透光性、高耐腐蚀性等特点。