摘 要

目前有效检测水环境中的重金属离子污染的方法中普遍都存在一定的问题，例如需要价格高昂,操作的步骤较为复杂等。量子点作为一种新型的纳米材料，具有高的荧光强度以及宽谱激发等特点，广泛应用在荧光探针、生物成像、太阳能电池和指纹识别等领域。

本研究论文主要通过静电纺丝技术制备尼龙6纳米纤维薄膜，然后采用浸涂法将有机相合成的量子点结合到薄膜表面，制备荧光强度高、稳定性好的柔性聚合物薄膜。对薄膜进行扫描电镜、荧光光谱等表征。制备的尼龙6纤维尺寸均匀，量子点均匀分散在纳米纤维表面。再然后研究了尼龙6/量子点薄膜的重金属离子检测能力，发现银离子对薄膜具有强烈的荧光猝灭效应，检测限可以达到10 μg/L，而钙离子、锌离子等对薄膜的荧光强度没有明显的影响。因此，尼龙六/量子点薄膜可以选择性检测水中的银离子，在离子检测领域有广泛的应用前景。

关键词：静电纺丝，尼龙6，量子点，重金属离子，检测

Abstract

At present, there are some problems in the method of effective detection of heavy metal ions in water environment, such as the need for high prices, the operation of the steps is more complex and so on. Quantum dots as a new type of nano-materials, with high fluorescence intensity and broad spectrum excitation and other characteristics, widely used in fluorescent probes, biological imaging, solar cells and fingerprint recognition and other fields.

In this paper, nylon 6 nanometer fiber films were prepared by electrospinning technology. Then, the quantum dots of organic synthesis were bonded to the surface of the films by dip coating method to prepare flexible polymer films with high fluorescence intensity and good stability. The films were characterized by scanning electron microscopy, fluorescence spectroscopy and so on. The nylon 6 fibers were prepared in uniform size and the quantum dots were evenly dispersed on the nanofiber surface. We investigated the ability of heavy metal ions detection of nylon 6 / quantum dot thin films. It was found that silver ions had a strong fluorescence quenching effect on the films. The detection limit was 10ug / L, and the fluorescence intensity of calcium ions and zinc ions was not obvious Impact. Therefore, the nylon six / quantum dot film can selectively detect the silver ions in the water, in the field of ion detection has a wide range of applications.

Key Words：electrospinning，nylon 6，quantum dots，heavy metal ions，detection

目 录

摘 要 i

Abstract ii

第一章 绪论 1

1.1 静电纺丝 1

1.1.1 静电纺丝的历史发展 1

1.1.2 静电纺丝的研究现状 2

1.1.3 静电纺丝的工作原理 3

1.1.4 静电纺丝的应用现状 5

1.2 量子点 7

1.2.1 量子点的概念 7

1.2.2 量子点的性质 7

1.2.3 量子点的合成 8

1.2.4 量子点的应用 9

1.3 重金属离子的检测 12

1.3.1 重金属离子的危害 12

1.3.2 重金属离子的检测技术 12

1.3.3 检测技术的优缺点 12

1.4 本研究课题的内容和目的 12

第二章 尼龙6/量子点荧光复合薄膜的制备 14

2.1 实验过程 14

2.1.1 实验试剂和设备 14

2.1.2 实验内容 14

2.1.3 测试与表征 15

2.2 结果与讨论 16

2.2.1 尼龙6静电纺丝纤维膜的形貌 16

2.2.2 尼龙6/量子点荧光复合薄膜的荧光性能 17

2.3 小结 18

第三章 尼龙6/量子点荧光薄膜的重金属检测性能研究 19

3.1 实验过程 19

3.1.1 实验原料与设备 19

3.1.2 实验内容 19

3.1.3 测试与表征 20

3.2 结果与讨论 20

3.2.1 荧光薄膜对不同浓度Ag 的检测效果 20

3.2.2 荧光薄膜对不同离子的显示效果 22

3.3 小结 23

第四章 结论 24

参考文献 25

致 谢 28

第一章 绪论

1.1 静电纺丝

1.1.1 静电纺丝的历史发展

静电纺丝作为一项能够简单且方便的生产纳米纤维的技术工艺^[1]。在20世纪30年代左右，Formhals首先发现能够用静电力生产聚合物纤维。实际上这个技术可以追溯到19世纪80年代左右Lord对雾滴静电化的研究，Lord指出当带电液滴表面电荷斥力超过其表面张力时，液滴劈裂形成微小射流，并且他从理论上给出了射流形成临界条件，其现象又被称为瑞利不稳定现象。20世纪初Cooley首次对其申请了静电喷雾装置的专利。20世纪30年代Formhals用醋酸纤维素当研究对象，全面说明了溶液性质对聚合物纤维的作用。20世纪60年代Taylor在其一系列的研究中完整阐述了电场对小体积液滴的影响理论^[2]：电场中的电荷聚集在液滴外表面，并产生电荷间的排斥力，当电荷排斥力与其表面张力相等时，半球状的液滴就被拉伸为圆锥形，这个圆锥又被称为泰勒锥；若电压增大，液体射流从毛细管喷丝头喷出，经过一段稳定的直线运动后由于电荷斥力作用运动路径开始不规则摆动。当溶液包含聚合物溶质时，则需要考虑粘度对溶液流变性质影响，如果纺丝液的粘度足够大，聚合物缠结分子链将会阻碍液滴分散为射流，该过程中射流呈螺旋摆动运动。

静电纺丝其实是高分子流体中静电雾化的一种表现方式，静电雾化不同于静电纺丝的方面在于它们采用的工作介质是大不相同的，其中静电雾化使用的工作介质为粘度偏低的牛顿流体，而静电纺丝使用的是粘度偏高的非牛顿流体^[3]。因为这个方面，静电纺丝工艺的理论来源和核心部分来源于对静电雾化的研究。