[发明专利]一种超疏水荧光纤维的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种超疏水荧光纤维的制备方法，所述方法包括以下步骤：1)前驱物溶液的制备：卤化铅和卤化铯溶于二甲基酰胺中获得前驱物溶液；2)配置全氟硅烷溶液，并与前驱物溶液混合；3)将步骤2)得到的混合溶液从静电纺丝机注射器中弹出，并在高电压的作用下形成泰勒锥；4)在衬底上得到纳米纤维膜，将纳米纤维膜从衬底上分离，即得。本发明制备的超疏水荧光纤维荧光性能稳定，可纺丝制成各种布料，并且可通过调节超疏水荧光纤维与普通布料纤维的比例以达到不同的超疏水荧光效果，以满足各种应用场景。

技术领域

本发明涉及荧光材料技术领域，具体涉及一种超疏水荧光纤维的制备方法及应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

近几年来，伴随着太阳能产业的进步，光伏产业发展迅速，其中无机钙钛矿材料备受瞩目，在太阳能电池、高温催化、光催化、光电探测器、发光二极管等领域广泛应用。无机钙钛矿材料是由特定晶体结构所定义的一种材料类别，它们可以包含任意数量的元素，由于其结构的特殊性，使得该材料在光伏领域具有很好的应用前景。1981年，Brus博士与同事发现不同大小的硫化镉颗粒可产生不同的颜色，量子点的大小与它所表现出的颜色之间有相互作用，在当下对发光材料的研究中，量子点材料成为最具研究价值的发光材料之一。当下量子点的合成方法主要分为化学方法和物理方法，大致可概括为化学溶液生长法、外延生长法与电场约束法三种，这些方法的方法成本不足以使制备量子点结构大规模商业化，因此迫切需要发展一种新的研究成本低廉的方法来合成量子点。

基于卤化物的无机钙钛矿CsPbX₃作为发光材料，这种材料存在稳定性差的缺点，目前国内外解决该问题主要采用在该材料外包被二氧化硅薄膜，但是由于二氧化硅为绝缘材料，传播电子效率低，使得该材料无法应用在电子器件方面。

荧光纳米纤维膜(FNMs)与CuInS₂/CsPbX₃的聚合物电纺(E-spun)结构在过去几年中引起了越来越多的关注。E-spun由于其研究开发成本低，非常适合商业化应用，通常被认为是制备大规模纳米纤维膜(NMs)的最简单方法之一。在2016年，研究者Li首次用E-spun法准备了一种由CsPbBr₃量子点(QDs)包裹的单片聚苯乙烯(PS)纤维膜。随后，他们将其应用在了荧光共振能量转移装置，生物分子传感器，pH传感器和金属离子检测器，同年，研究者Wang等人也通过相同的方式获得了杂化的CsPbX₃的PSNMs，并成功地将它们组装成WLED，不仅具有更好的光学性能，而且具有长期的稳定性。虽然这些材料表现出了优异的性能，但其制备方法过于复杂：首先用化学方法合成量子点，然后将它们混合成前驱体溶液，最后通过E-Spun形成荧光纳米纤维膜，而且制备过程需要在高温环境下进行，甚至还需要用到高毒性的溶剂，且后续的纯化过程也相当耗时。

发明内容

为改良CsPbX3材料的稳定性问题，本发明通过改变材料内部结构来获得性能稳定、发光效率高，发光范围广的新型荧光材料。本发明创新运用一步静电纺丝法制备量子点纳米纤维膜，极大的降低了制备难度和制备成本，简化了工艺流程，提高了纤维膜的性能，有助于实现纤维膜的大规模生产。

为了解决以上技术问题，本发明一方面提供一种超疏水荧光纤维的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)采用室温下的过饱和重结晶法合成CsPbX3核壳量子点：

A.卤化铅和卤化铯溶于二甲基酰胺中获得前驱物溶液；

B.加入表面活性剂油胺和油酸；

C.将所得溶液快速注入充分搅拌的前驱物溶液中获得过饱和溶液，选择性沉淀，改善量子点的最终粒度分布；所述前驱物溶液的温度为150-350℃；