CN106811832A - 一种珠帘状BiFeO3微纳米纤维的制备方法及所得产品 - Google Patents

一种珠帘状BiFeO3微纳米纤维的制备方法及所得产品 Download PDF

Info

Publication number
CN106811832A
CN106811832A CN201710082287.0A CN201710082287A CN106811832A CN 106811832 A CN106811832 A CN 106811832A CN 201710082287 A CN201710082287 A CN 201710082287A CN 106811832 A CN106811832 A CN 106811832A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bifeo
pearl
precursor
preparation
curtain shape
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710082287.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106811832B (zh
Inventor
马谦
李绘
陈迎
谭亦朗
车全德
王俊鹏
王刚
杨萍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Jinan
Original Assignee
University of Jinan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Jinan filed Critical University of Jinan
Priority to CN201710082287.0A priority Critical patent/CN106811832B/zh
Publication of CN106811832A publication Critical patent/CN106811832A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106811832B publication Critical patent/CN106811832B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007Electro-spinning
    • D01D5/0061Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus
    • D01D5/0069Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus characterised by the spinning section, e.g. capillary tube, protrusion or pin
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007Electro-spinning
    • D01D5/0061Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus
    • D01D5/0092Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus characterised by the electrical field, e.g. combined with a magnetic fields, using biased or alternating fields

Abstract

本发明公开了一种珠帘状BiFeO3微纳米纤维的制备方法及所得产品,将硝酸铁、硝酸铋、冰醋酸、新戊二醇依次加入到水和丙三醇的混合溶剂中,得透明溶液,通过溶剂热反应处理后,置于75‑85℃下搅拌保温得到前驱体溶液;将PVP溶于水和1‑乙基‑3‑甲基咪唑醋酸盐的混合溶剂后,缓慢加入到前驱体溶液中,得到前驱体纺丝液,通过静电纺丝法得到前驱体纤维,所得前驱体纤维经热处理,得到产品。本发明利用溶剂热法和静电纺丝法相结合的方式制备了尺寸可调的珠帘状BiFeO3微纳米纤维,合成过程易于控制,产物形貌独特,重复性好,得到的珠帘状BiFeO3微纳米纤维在光催化、铁电压电器件等领域具有潜在应用。

Description

一种珠帘状BiFeO3微纳米纤维的制备方法及所得产品
技术领域
本发明涉及一种珠帘状BiFeO3微纳米纤维的制备方法,具体涉及一种尺寸可调的珠帘状BiFeO3微纳米纤维的制备方法及所得产品。
背景技术
多铁性材料具有较窄的能带隙和铁电性质,对可见光具有较强的吸收,在光催化和光伏领域应用前景大。BiFeO3是一种重要的室温多铁性材料,具有较高的化学稳定性,优异的反铁磁性和铁磁性,较高的Neel转变温度(640 K)和Curie转变温度(1100 K),能带隙为2.0-2.7 eV,被认为是第三代可见光响应光催化剂材料。
BiFeO3铁电材料的自发极化能够增强光生载流子的传输效率和反应活性,但其导带位置较低、比表面积小、光生载流子的复合效率高等缺陷影响了BiFeO3材料在光催化等方面的广泛应用。研究表明,低维微观结构的优化能够有效改善BiFeO3的电子传输、磁性、铁电性、光催化效率等性能。一维材料具有比表面积大,德拜长度可控,界面反应活性强的特点,在锂电池、光催化、气敏等方面显示出优异的物理化学性质。与纳米线、纳米管、纳米棒相比,一维纤维结构通常具有较大的长径比,已经在能源、环境、组织工程等领域广泛应用。常见的BiFeO3纤维材料的制备方法主要包括静电纺丝法、水热反应法,微波合成法等,得到的产物形貌可控性高,重复性好。特别是随着静电纺丝技术的日趋发展,通过选择合适的前驱体溶液体系,改变静电纺丝参数及后续热处理制度等,可以有效合成不同直径的BiFeO3纤维材料,受到了人们的广泛关注。
目前,采用静电纺丝法制备BiFeO3纤维材料的研究刚刚起步,得到的产物形貌以单一纤维或短棒形貌为主,反应过程为各种离子与高聚物溶解于一定溶剂中形成透明溶液,通过静电纺丝工艺得到前驱体纤维,再经过高温煅烧过程得到BiFeO3产物结构。能否突破常规的静电纺丝工艺限制、引入不同的纤维形貌受控因素及纤维形成机制,是获得结构特殊、性能优异的BiFeO3纤维材料的重要手段,也是现阶段利用静电纺丝技术合成BiFeO3纤维材料的重要理论探索与机理创新。
发明内容
本发明针对现有方法存在的不足,提供了一种珠帘状BiFeO3微纳米纤维的制备方法,该方法具有原料来源广泛、合成工艺简便、易于操作、产物形貌重复性好、尺寸可调等优势。
本发明还提供了采用上述方法得到的珠帘状BiFeO3微纳米纤维产品,该产品具有珠链状形貌,为静电纺丝法制备BiFeO3微纳米纤维提供了新的形貌。
本发明结合溶剂热法和静电纺丝技术得到了珠帘状BiFeO3微纳米纤维,具体技术方案如下:
一种珠帘状BiFeO3微纳米纤维的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)将硝酸铁、硝酸铋、冰醋酸和新戊二醇依次加入到水和丙三醇的混合溶剂中,搅拌得到透明溶液;
(2)将透明溶液进行溶剂热反应,然后在75-85℃下恒温搅拌反应,得前驱体溶液;
(3)将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶于水和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([ Emim]Ac)的混合溶剂中,然后将该混合物缓慢加入步骤(2)的前驱体溶液中,搅拌得前驱体纺丝液;
(4)将前驱体纺丝液通过静电纺丝形成前驱体纤维,然后将前驱体纤维进行热处理,得到珠帘状BiFeO3微纳米纤维。
本发明通过溶剂热法和静电纺丝法的结合制备珠帘状BiFeO3微纳米纤维,先将透明溶液进行溶剂热反应,得到大量BiFeO3微小晶体分散均匀的悬浮溶液,然后通过保温搅拌进一步提高悬浮溶液的粘度、颗粒分散性等,形成前驱体溶液。其中,新戊二醇为表面活性剂与分散剂,PVP为导电聚合物,[Emim]Ac为溶剂和分散剂,在它们的共同作用下,含有BiFeO3微小晶体的前驱体溶液可以很容易地通过静电纺丝工艺形成纤维,并且经过热处理也很容易形成珠帘状BiFeO3微纳米纤维。
上述步骤(1)中,硝酸铁、硝酸铋、新戊二醇的摩尔比为1:1:1.5-2,冰醋酸、水和丙三醇的体积比为1:3-3.9:1-1.3。
上述步骤(1)中,硝酸铁在水和丙三醇的混合溶剂中的浓度为0.3-0.5 mol/L。
上述步骤(2)中,透明溶液在110-130℃下进行溶剂热反应,反应时间为0.5-8h。溶剂热反应在密闭条件下进行。溶剂热反应后,可以得到大量分散均匀的BiFeO3微小晶体。
上述步骤(2)中,溶剂热反应后,溶液在75-85℃下恒温搅拌反应1-8 h,进一步提高混合溶液的粘度、颗粒分散性等。
上述步骤(3)中,水和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([Emim]Ac)的体积比为1:0.1-0.3。PVP在混合溶剂中的浓度为1.6-2.3 mol/L,其中PVP的摩尔量按其聚合单体的摩尔量计。
上述步骤(3)中,含聚乙烯吡咯烷酮的溶液(即PVP溶于水和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐的混合溶剂中形成的混合物)与步骤(2)的前驱体溶液的体积比为1:2.1-3.4。
上述步骤(3)中,将含有PVP的混合物加入到步骤(2)的前驱体溶液中,搅拌1-8 h得到前驱体纺丝液。
上述步骤(4)中,静电纺丝参数包括:正电压为15-20 KV,负电压为0.5 KV,接收距离为14-18 cm,注射器推进速度为0.001-0.002 mm/s。
上述步骤(4)中,将前驱体纤维进行热处理的过程是:将前驱体纤维按照1-3℃/min的升温速度由室温升至300℃,保温1-3 h,再以5 ℃/min的升温速度升至500-600 ℃,保温1-5 h。热处理过程在空气气氛下进行。
本发明得到的微纳米纤维为珠帘状,由彼此相连的BeFeO3颗粒组装而成。该BeFeO3颗粒的形貌为类球形,粒径尺寸为50-500 nm,该珠帘状BiFeO3微纳米纤维的平均直径也为50-500 nm。
本发明通过溶剂热法和静电纺丝法得到了珠帘状BiFeO3微纳米纤维,其形貌特殊,该形貌首次采用静电纺丝法制得,本发明所得产品也在本发明保护范围之内。
本发明是在国家自然科学基金青年科学基金项目(项目批准号:51402123)和国家大学生创新训练计划项目(项目批准号:201510427002、201610427017)的资助下予以完成的。本发明通过溶剂热反应和静电纺丝技术相结合的方式制备了尺寸可调的珠帘状BiFeO3微纳米纤维。按照现有常规方法,仅直接采用静电纺丝技术可以得到不同直径的连续纤维状BiFeO3微纳米结构,其反应机理主要是前驱体透明溶液在PVP的作用下通过静电纺丝工艺得到前驱体纤维结构,然后在后续热处理过程中通过控制有机物的分解、氧化还原反应、气体逸出速度等使新的无机化合物晶体产生并长大,得到相应的连续纤维产物。而本发明的反应机理与单纯的静电纺丝法存在本质不同,自主创新性高。本发明首先通过溶剂热反应得到了大量BiFeO3微小晶体分散均匀的悬浮溶液,然后通过水浴搅拌的方式进一步提高了混合溶液的粘度、颗粒分散性等;通过PVP、[ Emim]Ac的引入有效增强了前驱体溶液的电导率、粘度等参数,不仅有利于前驱体纤维的成型过程,也有利于热处理阶段控制珠帘状BiFeO3微纳米纤维的形成过程。在本发明中,通过溶剂热反应和水浴搅拌对BiFeO3晶体的成核、长大、分散、固定等过程进行有效调控,通过热处理手段控制BiFeO3微小晶体的相互反应、融合、长大过程,最终得到了不同尺寸的珠帘状BiFeO3微纳米纤维,珠帘状BiFeO3微纳米纤维的基本组成单元为类球形的BiFeO3微纳米颗粒,BiFeO3微纳米颗粒沿着前驱体纤维提供的模板形态串联在一起形成了珠帘状BiFeO3微纳米纤维。也就是说,本发明中的BiFeO3晶体的成核过程主要来自于溶剂热反应过程,而珠帘状BiFeO3微纳米纤维的形成机理主要是BiFeO3晶体在合适的表面活性剂、分散剂、溶剂等的协同作用下通过热处理过程控制BiFeO3晶体的融合、长大及一维方向的定向扩散的过程。
本发明方法是在大量合成实验的基础上总结而出的,BiFeO3产物的微观形貌与反应机理新颖,与国内外报道的静电纺丝法制备BiFeO3纤维存在巨大差异,且操作可控性好,产物产率高,具有重要的理论与实际应用意义,得到的珠帘状BiFeO3微纳米纤维具有较好的光催化、铁电、压电性能,在光催化、铁电压电领域具有较好的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1合成的珠帘状BiFeO3纤维的X射线衍射图谱(XRD)。
图2为本发明实施例1合成的珠帘状BiFeO3纤维的扫描电镜(SEM)图片。
图3为本发明实施例1合成的珠帘状BiFeO3纤维的透射电镜(TEM)图片。
图4为本发明对比例1合成的BiFeO3纤维的SEM图片。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行进一步的阐述,下述说明仅为了解释本发明,并不对其内容进行限定。
本发明所用PVP的分子量大于100万,下述实施例中,所用PVP的分子量为1300000,PVP的摩尔数按单体计算,其单体摩尔质量为111。
实施例1
1.1将3.265 g的九水合硝酸铁(Fe(NO3)3∙9H2O)、3.920 g的五水合硝酸铋(Bi(NO3)3∙5H2O)、5.0 mL的冰醋酸、1.512 g的新戊二醇依次加入到15.0 mL的去离子水和5.0 mL的丙三醇的混合溶剂中,搅拌得到透明溶液,将该溶液转移到反应釜中,在120 ℃下反应4 h后,置于80℃恒温水浴中搅拌5 h得到前驱体溶液;
1.2 将1.376 g的PVP溶于5.0 mL的去离子水和 1.2 mL的[ Emim]Ac的混合溶剂后,缓慢加入到1.1得到的前驱体溶液中,搅拌6 h得到前驱体纺丝液,通过静电纺丝法得到前驱体纤维,纺丝参数为:正电压为18 KV,负电压为0.5 KV,接收距离为16 cm,注射器推进速度为0.001 mm/s。
1.3将前躯体纤维置于马弗炉中,按照1 ℃/min的升温速度由室温升至300 ℃,保温2 h,再以5 ℃/min的升温速度升至550 ℃,保温2 h,样品随炉冷却后得到珠帘状BiFeO3纤维。
产物的XRD结果如图1所示,从图中可以看出,所有的衍射峰均与标准XRD卡(71-2494)保持一致,证明所得产物为六方相的BiFeO3晶相;产物的SEM图如图2所示,本发明得到的纤维是由BeFeO3颗粒组装成的一维珠帘状形貌,所述珠帘状BiFeO3纤维的平均直径为140-160 nm,其基本结构单元BeFeO3颗粒的形貌为类球形,粒径尺寸为140-160 nm;产物的TEM图如图3所示,通过对比可知,BiFeO3纤维的微观形貌与SEM的结果一致,证明得到的产物为珠帘状BiFeO3纤维结构。
实施例2
2.1将2.693 g的Fe(NO3)3∙9H2O、3.234 g的Bi(NO3)3∙5H2O、5.3 mL的冰醋酸、1.042 g的新戊二醇依次加入到16.0 mL的去离子水和5.3 mL的丙三醇的混合溶剂中,搅拌得到透明溶液,将该溶液转移到反应釜中,在110 ℃下反应7 h后,置于80℃恒温水浴中搅拌8 h得到前驱体溶液;
2.2 将1.612 g的PVP溶于6.0 mL的去离子水和 0.6 mL的[ Emim]Ac的混合溶剂后,缓慢加入到2.1得到的前驱体溶液中,搅拌8 h得到前驱体纺丝液,通过静电纺丝法得到前驱体纤维,纺丝参数为:正电压为15 KV,负电压为0.5 KV,接收距离为14 cm,注射器推进速度为0.002 mm/s。
2.3将前躯体纤维置于马弗炉中,按照2 ℃/min的升温速度由室温升至300 ℃,保温1 h,再以5 ℃/min的升温速度升至500 ℃,保温5 h,样品随炉冷却后得到平均直径为70-90 nm的珠帘状BiFeO3纤维结构。
实施例3
3.1将4.530 g的Fe(NO3)3∙9H2O、5.439 g的Bi(NO3)3∙5H2O、5.0 mL的冰醋酸、2.330 g的新戊二醇依次加入到17.0 mL的去离子水和5.7 mL的丙三醇的混合溶剂中,搅拌得到透明溶液,将该溶液转移到反应釜中,在130 ℃下反应1 h后,置于80℃恒温水浴中搅拌4 h得到前驱体溶液;
3.2 将1.227 g的PVP溶于5.5 mL的去离子水和 1.0 mL的[ Emim]Ac的混合溶剂后,缓慢加入到3.1得到的前驱体溶液中,搅拌4 h得到前驱体纺丝液,通过静电纺丝法得到前驱体纤维,纺丝参数为:正电压为16 KV,负电压为0.5 KV,接收距离为15 cm,注射器推进速度为0.002 mm/s。
3.3将前躯体纤维置于马弗炉中,按照3 ℃/min的升温速度由室温升至300 ℃,保温3 h,再以5 ℃/min的升温速度升至600 ℃,保温1 h,样品随炉冷却后得到平均直径为230-260 nm的珠帘状BiFeO3纤维结构。
实施例4
4.1将2.653 g的Fe(NO3)3∙9H2O、3.185 g的Bi(NO3)3∙5H2O、4.5 mL的冰醋酸、1.162 g的新戊二醇依次加入到14.0 mL的去离子水和4.7 mL的丙三醇的混合溶剂中,搅拌得到透明溶液,将该溶液转移到反应釜中,在120 ℃下反应2 h后,置于80℃恒温水浴中搅拌3 h得到前驱体溶液;
4.2 将1.608 g的PVP溶于5.8 mL的去离子水和 1.1 mL的[ Emim]Ac的混合溶剂后,缓慢加入到4.1得到的前驱体溶液中,搅拌6 h得到前驱体纺丝液,通过静电纺丝法得到前驱体纤维,纺丝参数为:正电压为18 KV,负电压为0.5 KV,接收距离为17 cm,注射器推进速度为0.001 mm/s。
4.3将前躯体纤维置于马弗炉中,按照2 ℃/min的升温速度由室温升至300 ℃,保温2 h,再以5 ℃/min的升温速度升至550 ℃,保温3 h,样品随炉冷却后得到平均直径为190-220 nm的珠帘状BiFeO3纤维结构。
实施例5
5.1将3.918 g的Fe(NO3)3∙9H2O、4.704 g的Bi(NO3)3∙5H2O、4.8 mL的冰醋酸、1.919 g的新戊二醇依次加入到16.0 mL的去离子水和5.3 mL的丙三醇的混合溶剂中,搅拌得到透明溶液,将该溶液转移到反应釜中,在130 ℃下反应1 h后,置于80℃恒温水浴中搅拌7 h得到前驱体溶液;
5.2 将1.399 g的PVP溶于5.4 mL的去离子水和 1.6 mL的[ Emim]Ac的混合溶剂后,缓慢加入到5.1得到的前驱体溶液中,搅拌7 h得到前驱体纺丝液,通过静电纺丝法得到前驱体纤维,纺丝参数为:正电压为20 KV,负电压为0.5 KV,接收距离为14 cm,注射器推进速度为0.001 mm/s。
5.3将前躯体纤维置于马弗炉中,按照1 ℃/min的升温速度由室温升至300 ℃,保温1 h,再以5 ℃/min的升温速度升至600 ℃,保温4 h,样品随炉冷却后得到平均直径为420-470 nm的珠帘状BiFeO3纤维结构。
实施例6
6.1将2.586 g的Fe(NO3)3∙9H2O、3.136 g的Bi(NO3)3∙5H2O、4.5 mL的冰醋酸、1.145 g的新戊二醇依次加入到15.0 mL的去离子水和5.0 mL的丙三醇的混合溶剂中,搅拌得到透明溶液,将该溶液转移到反应釜中,在110 ℃下反应4 h后,置于80℃恒温水浴中搅拌5 h得到前驱体溶液;
6.2 将1.562 g的PVP溶于5.3 mL的去离子水和 1.4 mL的[ Emim]Ac的混合溶剂后,缓慢加入到6.1得到的前驱体溶液中,搅拌3 h得到前驱体纺丝液,通过静电纺丝法得到前驱体纤维,纺丝参数为:正电压为16 KV,负电压为0.5 KV,接收距离为15 cm,注射器推进速度为0.002 mm/s。
6.3将前躯体纤维置于马弗炉中,按照2 ℃/min的升温速度由室温升至300 ℃,保温2 h,再以5 ℃/min的升温速度升至550 ℃,保温3 h,样品随炉冷却后得到平均直径为280-320 nm的珠帘状BiFeO3纤维结构。
对比例1
1.1 将3.265 g的Fe(NO3)3∙9H2O、3.920 g的Bi(NO3)3∙5H2O、5.0 mL的冰醋酸、1.512 g的新戊二醇依次加入到15.0 mL的去离子水和5.0 mL的丙三醇的混合溶剂中,搅拌得到透明溶液;
1.2 同实施例1。
1.3 同实施例1。
所得产物的SEM图如图4所示,从图中可以看出,所得产物为尺寸分布不均一、团聚现象明显的BiFeO3连续纤维形貌,纤维直径分布范围大,分散性差。该产物不再具有珠帘状BiFeO3纤维结构。由此可以看出,溶剂热反应的引入对产品的微观形貌的产生具有重要影响。
对比例2
2.1将3.265 g的Fe(NO3)3∙9H2O、3.920 g的Bi(NO3)3∙5H2O、5.0 mL的冰醋酸、0.421 g的新戊二醇依次加入到15.0 mL的去离子水和5.0 mL的乙二醇的混合溶剂中,搅拌得到透明溶液,将该溶液转移到反应釜中,在150 ℃下反应5 h后,置于80℃恒温水浴中搅拌5 h得到前驱体溶液;
2.2 同实施例1。
2.3 同实施例1。
所得产物随炉冷却后得到尺寸不均一且分布范围大、团聚严重的BiFeO3类球形颗粒,不再具有BiFeO3纤维结构。由此可以看出,透明溶液组成和溶剂热反应条件的设定对产物形貌具有重要影响,溶剂热反应条件设定不当将无法得到珠帘状BiFeO3纤维。
对比例3
3.1将3.265 g的九水合硝酸铁(Fe(NO3)3∙9H2O)、3.920 g的五水合硝酸铋(Bi(NO3)3∙5H2O)、5.0 mL的冰醋酸、依次加入到15.0 mL的去离子水和5.0 mL的丙三醇的混合溶剂中,搅拌得到透明溶液,将该溶液转移到反应釜中,在120 ℃下反应4 h后,置于80℃恒温水浴中搅拌5 h得到前驱体溶液。
3.2 将1.376 g的PVP溶于5.0 mL的去离子水中,缓慢加入到3.1得到的前驱体溶液中,搅拌6 h得到前驱体纺丝液,通过静电纺丝法得到前驱体纤维,纺丝参数为:正电压为18 KV,负电压为0.5 KV,接收距离为16 cm,注射器推进速度为0.001 mm/s。
3.3同实施例1。
所得产物随炉冷却后得到由大量尺寸分布不均一、无固定形貌的块状颗粒集聚形成的BiFeO3纤维,纤维直径分布范围大,颗粒团聚现象严重,不再具有珠帘状结构。由此可以看出,新戊二醇和[Emim]Ac的加入对珠帘状BiFeO3纤维结构的形成具有重要影响。
对比例4
4.1同实施例1。
4.2 将1.376 g的PVP溶于5.0 mL的去离子水和 1.2 mL的[ Emim]Ac的混合溶剂后,缓慢加入到1.1得到的前驱体溶液中,搅拌6 h得到前驱体纺丝液,通过静电纺丝法得到前驱体纤维,纺丝参数为:正电压为25 KV,负电压为0.5 KV,接收距离为23 cm,注射器推进速度为0.004 mm/s。
4.3将前躯体纤维置于马弗炉中,按照5 ℃/min的升温速度由室温升至550 ℃,保温2 h,样品随炉冷却后得到产物。
所得产物是由大量尺寸分布不均一、团聚现象严重、无固定形貌的块状颗粒集聚形成的BiFeO3片状结构,由此可以看出,静电纺丝和热处理参数的设定对珠帘状BiFeO3纤维结构的形成具有重要影响。

Claims (10)

1.一种珠帘状BiFeO3微纳米纤维的制备方法,其特征是包括以下步骤:
(1)将硝酸铁、硝酸铋、冰醋酸和新戊二醇依次加入到水和丙三醇的混合溶剂中,搅拌得到透明溶液;
(2)将透明溶液进行溶剂热反应,然后在75-85℃下恒温搅拌反应,得前驱体溶液;
(3)将聚乙烯吡咯烷酮溶于水和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐的混合溶剂中,然后将该混合物缓慢加入步骤(2)的前驱体溶液中,搅拌得前驱体纺丝液;
(4)将前驱体纺丝液通过静电纺丝形成前驱体纤维,然后将前驱体纤维进行热处理,得到珠帘状BiFeO3微纳米纤维。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征是:步骤(1)中,硝酸铁、硝酸铋、新戊二醇的摩尔比为1:1:1.5-2,冰醋酸、水和丙三醇的体积比为1:3-3.9:1-1.3;步骤(3)中,水和1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐的体积比为1:0.1-0.3。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法,其特征是:步骤(1)中,硝酸铁在水和丙三醇的混合溶剂中的浓度为0.3-0.5 mol/L;步骤(3)中,PVP在混合溶剂中的浓度为1.6-2.3 mol/L,其中PVP的摩尔量按其聚合单体的摩尔量计。
4.根据权利要求1、2或3所述的制备方法,其特征是:步骤(3)中,含聚乙烯吡咯烷酮的混合物与前驱体溶液的体积比为1:2.1-3.4。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法,其特征是:步骤(2)中,透明溶液在110-130℃下进行溶剂热反应,反应时间为0.5-8 h;溶剂热反应后,溶液在75-85℃下恒温搅拌反应1-8 h。
6.根据权利要求1或5所述的制备方法,其特征是:溶剂热反应在密闭条件下进行。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征是:步骤(4)中,静电纺丝时,正电压为15-20KV,负电压为0.5 KV,接收距离为14-18 cm,注射器推进速度为0.001-0.002 mm/s。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法,其特征是:步骤(4)中,热处理过程是:将前驱体纤维按照1-3 ℃/min的升温速度由室温升至300 ℃,保温1-3 h,再以5 ℃/min的升温速度升至500-600 ℃,保温1-5 h。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的制备方法,其特征是:所得BiFeO3微纳米纤维为珠帘状,由彼此相连的BeFeO3颗粒组装而成,BeFeO3颗粒的形貌为类球形,粒径尺寸为50-500nm。
10.按照权利要求1-9中任一项所述的珠帘状BiFeO3微纳米纤维的制备方法制得的珠帘状BiFeO3微纳米纤维。
CN201710082287.0A 2017-02-16 2017-02-16 一种珠帘状BiFeO3微纳米纤维的制备方法及所得产品 Expired - Fee Related CN106811832B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710082287.0A CN106811832B (zh) 2017-02-16 2017-02-16 一种珠帘状BiFeO3微纳米纤维的制备方法及所得产品

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710082287.0A CN106811832B (zh) 2017-02-16 2017-02-16 一种珠帘状BiFeO3微纳米纤维的制备方法及所得产品

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106811832A true CN106811832A (zh) 2017-06-09
CN106811832B CN106811832B (zh) 2019-10-25

Family

ID=59111097

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710082287.0A Expired - Fee Related CN106811832B (zh) 2017-02-16 2017-02-16 一种珠帘状BiFeO3微纳米纤维的制备方法及所得产品

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106811832B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111554523A (zh) * 2020-05-18 2020-08-18 江苏理工学院 一种BiFeO3-MoO2复合材料及其制备方法和应用
CN111978085A (zh) * 2020-08-19 2020-11-24 东莞东阳光科研发有限公司 一种纯锆钛酸铅纳米纤维陶瓷材料的制备方法
CN112569955A (zh) * 2020-12-09 2021-03-30 江南大学 一种降解有机染料废水的CeO2/BiFeO3纳米纤维光催化剂及制备方法
CN112661159A (zh) * 2021-01-13 2021-04-16 中南大学 一种链珠状碳化硅纳米材料、制备方法及其应用
CN113617359A (zh) * 2021-08-16 2021-11-09 大连工业大学 一种铁酸铋纤维状热释电催化剂的制备方法及应用
CN114441718A (zh) * 2021-03-15 2022-05-06 南方科技大学 低维材料制备与结构物性分析***及方法
CN115041231A (zh) * 2022-07-15 2022-09-13 济南大学 一种核壳BiFeO3@TpPa-1-COF压电光催化剂制备方法及应用

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010096665A1 (en) * 2009-02-19 2010-08-26 William Marsh Rice University Dissolution of graphite, graphite oxide and graphene nanoribbons in superacid solutions and manipulation thereof
CN103418021A (zh) * 2013-08-08 2013-12-04 四川大学 一种原位交联i型胶原电纺纤维膜敷料及其制备方法
CN103451773A (zh) * 2012-05-28 2013-12-18 清华大学 铁酸铋纳米纤维材料及其制备方法
CN103924313A (zh) * 2014-03-18 2014-07-16 东南大学 一种聚离子液体功能化纳米纤维的制备方法及其应用技术
CN104775185A (zh) * 2015-04-14 2015-07-15 济南大学 一种四氧化三钴珠链状纤维及其制备方法
CN104862799A (zh) * 2015-05-26 2015-08-26 青岛大学 一种磁纺制备石墨烯/聚合物有序微纳米复合纤维的方法
CN104891553A (zh) * 2015-06-08 2015-09-09 济南大学 一种ZnO半球状微纳米结构的制备方法及所得产品
CN104911719A (zh) * 2015-05-26 2015-09-16 青岛大学 一种磁纺制备导电聚合物微纳米纤维的方法
CN105375018A (zh) * 2015-10-23 2016-03-02 济南大学 一种珠链状钛酸锂纤维的制备方法及所得产品
CN105386158A (zh) * 2015-11-03 2016-03-09 浙江大学 一种多孔中空的铁酸铋纳米纤维的制备方法
CN105603585A (zh) * 2016-02-05 2016-05-25 扬州大学 一种尺度可控的中空碳纤维的制备方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010096665A1 (en) * 2009-02-19 2010-08-26 William Marsh Rice University Dissolution of graphite, graphite oxide and graphene nanoribbons in superacid solutions and manipulation thereof
CN103451773A (zh) * 2012-05-28 2013-12-18 清华大学 铁酸铋纳米纤维材料及其制备方法
CN103418021A (zh) * 2013-08-08 2013-12-04 四川大学 一种原位交联i型胶原电纺纤维膜敷料及其制备方法
CN103924313A (zh) * 2014-03-18 2014-07-16 东南大学 一种聚离子液体功能化纳米纤维的制备方法及其应用技术
CN104775185A (zh) * 2015-04-14 2015-07-15 济南大学 一种四氧化三钴珠链状纤维及其制备方法
CN104862799A (zh) * 2015-05-26 2015-08-26 青岛大学 一种磁纺制备石墨烯/聚合物有序微纳米复合纤维的方法
CN104911719A (zh) * 2015-05-26 2015-09-16 青岛大学 一种磁纺制备导电聚合物微纳米纤维的方法
CN104891553A (zh) * 2015-06-08 2015-09-09 济南大学 一种ZnO半球状微纳米结构的制备方法及所得产品
CN105375018A (zh) * 2015-10-23 2016-03-02 济南大学 一种珠链状钛酸锂纤维的制备方法及所得产品
CN105386158A (zh) * 2015-11-03 2016-03-09 浙江大学 一种多孔中空的铁酸铋纳米纤维的制备方法
CN105603585A (zh) * 2016-02-05 2016-05-25 扬州大学 一种尺度可控的中空碳纤维的制备方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111554523A (zh) * 2020-05-18 2020-08-18 江苏理工学院 一种BiFeO3-MoO2复合材料及其制备方法和应用
CN111554523B (zh) * 2020-05-18 2021-11-30 江苏理工学院 一种BiFeO3-MoO2复合材料及其制备方法和应用
CN111978085A (zh) * 2020-08-19 2020-11-24 东莞东阳光科研发有限公司 一种纯锆钛酸铅纳米纤维陶瓷材料的制备方法
CN111978085B (zh) * 2020-08-19 2022-07-26 东莞东阳光科研发有限公司 一种纯锆钛酸铅纳米纤维陶瓷材料的制备方法
CN112569955A (zh) * 2020-12-09 2021-03-30 江南大学 一种降解有机染料废水的CeO2/BiFeO3纳米纤维光催化剂及制备方法
CN112569955B (zh) * 2020-12-09 2022-05-17 江南大学 一种降解有机染料废水的CeO2/BiFeO3纳米纤维光催化剂及制备方法
CN112661159A (zh) * 2021-01-13 2021-04-16 中南大学 一种链珠状碳化硅纳米材料、制备方法及其应用
CN114441718A (zh) * 2021-03-15 2022-05-06 南方科技大学 低维材料制备与结构物性分析***及方法
CN113617359A (zh) * 2021-08-16 2021-11-09 大连工业大学 一种铁酸铋纤维状热释电催化剂的制备方法及应用
CN115041231A (zh) * 2022-07-15 2022-09-13 济南大学 一种核壳BiFeO3@TpPa-1-COF压电光催化剂制备方法及应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN106811832B (zh) 2019-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106811832A (zh) 一种珠帘状BiFeO3微纳米纤维的制备方法及所得产品
CN107557908B (zh) 一种珠链状CuMn2O4/ZnO复合纤维的制备方法及所得产品
CN104148047B (zh) 一种碳掺杂氧化锌基可见光催化剂的宏量制备方法
CN109205567B (zh) 一种利用mof衍生双金属氧化物模板制备金属氧化物多级结构的方法
CN104973615B (zh) 一种纳米氧化钆粉体的微波燃烧制备方法
CN102786097A (zh) 碳包覆四氧化三铁纳米颗粒的水热制备方法
CN106542586B (zh) 一种钨酸钴纳米棒的制备方法
CN106492779B (zh) 核壳结构稀土钛酸盐-二氧化钛复合纳米纤维光催化材料的制备方法
CN109650424A (zh) 一种无定型氧化铝八面体颗粒及其制备方法
CN107956000B (zh) 一种NiO多级中空纤维的合成方法及所得产品
CN107500303A (zh) 一种介孔硅酸镁微球及其水热‑热转化制备方法
CN108557863A (zh) 一种氧化镧的制备方法
CN108607591B (zh) 一种碳氮烯/溴化银共修饰溴氧铋复合纳米光催化材料及其制备方法和应用
CN106811833B (zh) 一种SnO2微纳米纤维的制备方法
CN105948117A (zh) 一种以水热法制备HfO2纳米颗粒的方法
CN105177764A (zh) 一种NaYF4:Yb,Tm/TiO2复合纳米纤维及其制备方法
CN102070196A (zh) 一种低温制备二氧化锰纳米棒的方法
CN109019694B (zh) 微纳结构球型MnCO3的制备方法
CN109796045B (zh) 一种采用自牺牲模板制备复式钨酸盐的方法
CN110563036A (zh) 一种富含氧空位的氧化铋纳米材料及其制备方法
CN109534383A (zh) 一种二氧化铈纳米片的合成方法
CN105776326B (zh) 一种由空心六棱柱组成的二氧化钛多面体的制备方法及所得产品
CN101070180A (zh) 一种制备氧化铈纳米粉体的方法
CN101648726B (zh) 一种LuO(OH)纳米棒和Lu2O3纳米棒发光粉体的水热合成方法
CN1548376A (zh) 一种近室温条件下一步固相化学反应制备氧化锌纳米球及纳米棒的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20191025

Termination date: 20220216

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee