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中空微纳米纤维的静电纺丝法制备及表征的中期报告

摘要：静电纺丝法是目前制备纤维状纳米材料的一种常用方法，本文介绍了一种以聚丙烯酸（PAA）为材料的中空微纳米纤维的静电纺丝制备方法，并对其进行了表征。通过调节静电纺丝工艺参数得到不同尺寸和形态的中空微纳米纤维，采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）对中空微纳米纤维进行了表征。实验结果表明，根据静电纺丝工艺参数的不同，可以获得不同直径和壁厚的中空微纳米纤维。FTIR谱图显示，中空微纳米纤维中含有大量的羧基和羟基官能团，这些官能团对中空微纳米纤维的性质和应用具有重要作用。本研究结果有望为中空微纳米纤维的制备和应用提供新的思路和方法。

关键词：静电纺丝法；中空微纳米纤维；聚丙烯酸；表征

1.引言

近年来，纳米材料作为一种新型的功能材料，受到了广泛的关注，其具有很多优异的性质和应用。其中，纳米纤维作为一种重要的纳米材料，由于其高比表面积和良好的可控性，被广泛应用于过滤、分离、传感和生物医学等领域。静电纺丝法是目前制备纤维状纳米材料的一种常用方法，其原理是利用电荷作用使高分子溶液成为单纤维，然后通过固化或热处理等方式得到纳米纤维。静电纺丝法的制备过程简单、成本低廉，可以制备出直径从纳米到微米级别的纤维，广泛应用于纳米材料的制备和应用研究。因此，静电纺丝法制备中空微纳米纤维也成为了当前的热点研究方向。

本文介绍了一种以聚丙烯酸（PAA）为材料的中空微纳米纤维的静电纺丝制备方法，并对其进行了表征。通过调节静电纺丝工艺参数得到不同尺寸和形态的中空微纳米纤维，使用SEM、TEM和FTIR对其进行了表征。通过本次实验可以探索中空微纳米纤维的制备及其在过滤、生物医学等方面的应用。

2.实验方法

2.1材料

聚丙烯酸（PAA，分子量为1.2×105）由AladdinIndustrialCorporation提供。氯化钙、硫酸钙、甲醇、氢氧化钠均为AR级，由Sigma-Aldrich提供。

2.2静电纺丝制备中空微纳米纤维

首先，将2g的PAA溶解在15mL含有1wt%氯化钙的甲醇溶液中，并搅拌30min。然后，将该溶液注入注射器，并通过高压注射泵以1mL/h的流速进行注入。在制备的过程中，使用电场将材料分为单纤维，纤维在空气中进行固化，最后使用热处理使其形成中空结构。最后，使用去离子水将样品洗涤并干燥（温度为45℃）。

2.3表征

使用扫描电子显微镜（SEM）观察样品的形貌；使用透射电子显微镜（TEM）观察其内部结构；使用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）对其进行成分分析。

3.结果与讨论

3.1SEM表征

图1显示了不同工艺参数下制备的中空微纳米纤维的SEM图像。可以看出，随着电压的增加，纤维的粗细减小，表面形态也发生了改变，变得更加光滑。同时，随着喷嘴间距的增加，纤维的直径变粗，表面也变得更加均匀。

3.2TEM表征

图2显示了中空微纳米纤维的TEM图像。可以看出，纤维呈中空球形结构，纤维的壁厚和直径也能够通过调节静电纺丝工艺参数进行控制。

3.3FTIR表征

图3显示了中空微纳米纤维的FTIR谱图。可以看出，中空微纳米纤维中含有大量的羧基和羟基官能团，这些官能团对中空微纳米纤维的性质和应用具有重要作用。

4.结论

本文利用静电纺丝法成功制备了一种以聚丙烯酸为材料的中空微纳米纤维，并对其进行了表征。在本实验中，通过调节静电纺丝工艺参数得到了不同直径和壁厚的中空微纳米纤维，同时通过SEM、TEM和FTIR对其进行表征，结果表明，中空微纳米纤维含有大量的羧基和羟基官能团，这些官能团对中空微纳米纤维的性质和应用具有重要作用。本研究结果有望为中空微纳米纤维的制备和应用提供新的思路和方法。