本发明专利技术涉及一种可在水相（或醇相）中进行高灵敏度荧光检测的钙钛矿量子点复合纤维膜及其制备方法。钙钛矿量子点（PQDs）纤维膜是将粒径为2~10 nm的CH3NH3PbX3（X=Cl,Br,I）或者粒径为5~20 nm的CsPbX3（X=Cl,Br,I）钙钛矿量子点包埋到直径为0.5~3.0 μm聚苯乙烯（PS）纤维中，编织成为PQDs/PS钙钛矿量子点复合纤维膜。本发明专利技术通过将钙钛矿量子点混纺进聚苯乙烯纤维所获得的柔性疏水钙钛矿量子点纤维膜是一种高灵敏度的水相（醇相）荧光检测材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种可在水相（或醇相）中进行高灵敏度荧光检测的钙钛矿量子点纤维膜及其制备方法。
技术介绍
荧光共振能量转移（FRET）是能量由供体荧光团经无辐射途径转移给受体荧光团，并引起供体荧光猝灭和受体荧光增强的光学现象。利用量子点（QDs）所具有的独特光学性质（宽吸收、窄发射、抗光漂白及荧光可调），结合FRET具有的灵敏度高、适用广泛、分析速度快等优点，基于QDs的FRET技术作为检测纳米级距离变化的工具，已在生物及化学检测方面得到了广泛的应用。近年来，由于有机-无机杂化钙钛矿材料具有独特的有机胺和无机层交替堆积形成的量子阱结构，结合介电约束效应以及量子点自身独特的量子限域效应，这种CH3NH3PbX3（X = Cl, Br, I）型钙钛矿量子点材料表现出优异的光学性质，例如高荧光强度，长荧光寿命，高量子产量，以及可调的荧光波长，在太阳能电池、发光、显示等领域具有独特的应用价值。随后，CsPbX3（X = Cl, Br, I）型无机钙钛矿量子点也被发现具有类似的光学性质并广泛应用于制备LED。基于上述钙钛矿量子点（PQDs）的独特性质，开发用于高灵敏的钙钛矿量子点荧光检测技术具有广阔的应用前景。目前，已经有一些比较成熟又简便的方法来制备PQDs，然而在实际应用中，由于水分子的作用，钙钛矿材料的结构在相对潮湿的环境（~50%）中很容易被破坏，这严重限制了PQDs的应用范围。Huang等人（J. Am. Chem. Soc. 2016, 138 (18): 5749-5752）利用四甲氧基硅烷的高速水解性，在分析纯甲苯溶液中将钙钛矿量子点表面包覆SiO2，使其在相对较高的湿度下（80 %）暴露7 h后，保持92.13 %的发光强度，但是仍不能解决在水中的稳定性问题。目前还没有见到这种钙钛矿量子点用于水相荧光检测。因此，寻找合适的包覆材料，实现在保证钙钛矿量子点光学特性的同时有效改善其在水中的稳定性具有十分重要的应用价值。聚苯乙烯（PS）是一种传统的热塑性高聚物，具有易加工，无色透明和机械强度高等优点，本专利技术采用PS对钙钛矿量子点进行有效包埋，应用FRET原理（PQDs作为能量供体，待测荧光样品作为能量受体），实现了在水相（或醇相）对荧光基团的灵敏检测。另外，通过调整PQDs的成分（Cl、Br、I的摩尔比），产生不同波长的发射峰，实现了不同荧光基团的检测。本专利技术是利用静电纺丝技术将PQDs与PS混纺成微纳米纤维，实现PS对PQDs的有效包埋。由于静电纺丝技术制备的微纳米纤维结构具有较大的表面积，较高的近表面量子点掺杂浓度，较强的疏水能力，有效实现了对超低浓度荧光基团的检测。此外，由于PS的高疏水性，得到的PQDs复合纤维膜还具有可裁剪，易清洁，可重复使用的优点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种能够将钙钛矿量子点用于水相（或醇相）荧光检测的纤维膜及其制备方法。本专利技术的具体技术方案是：一种钙钛矿量子点复合纤维膜，钙钛矿量子点（PQDs）纤维膜是将粒径为2~10 nm的CH3NH3PbX3（X = Cl, Br, I）或者粒径为5~20 nm的CsPbX3（X = Cl, Br, I）钙钛矿量子点包埋到直径为0.5~3.0 μm聚苯乙烯（PS）纤维中，编织成为PQDs/PS钙钛矿量子点复合纤维膜。本专利技术的钙钛矿量子点纤维膜利用PQDs的荧光特性：荧光强度高，半峰宽窄，发光范围可根据X的摩尔比调整从而覆盖整个可见光范围，实现了纤维膜材料优异的荧光特性；利用高分子PS的化学结构特点使得复合纤维膜具有疏水性能以及耐水、耐醇等超高的稳定性；将PQDs混纺到有机高分子PS中获得的复合薄膜兼备量子点的荧光特性、有机纤维膜的柔性、疏水性和可塑性，从而有效提高了PQDs在检测领域的灵敏度、稳定性、重复使用性以及可加工性。本专利技术还提出了一种钙钛矿量子点复合纤维膜的制备方法，步骤如下：CsPbX3（X = Cl, Br, I）钙钛矿量子点（CPX-PQDs）的制备：1）首先，将0.4~0.5 mmol CsX和0.4~0.5 mmol PbX2溶解于10~12 mL二甲基二酰胺（DMF）溶剂中，待完全溶解后，加入1~1.2 mL油酸和0.5~0.6 mL油胺用于稳定溶液。然后，取上述溶液1 mL，快速加入到10 mL甲苯溶液中并大力搅拌，即得到CPX-PQDs甲苯溶液。2）将CPX-PQDs混纺到PS纤维中：将步骤1）中所制得的CPX-PQDs甲苯溶液超声20~40 min，然后将3~5 g PS（Mw = 200000）加入到上述溶液中，室温下搅拌2~3 h，配成CPX-PQDs/PS电纺前驱体溶液。接着，将前驱体溶液装入注射器中，调整纺丝电压为10~20 kV，接收距离10~15 cm，进行静电纺丝，从而获得CPX-PQDs/PS复合纤维膜材料。本专利技术还提出了一种钙钛矿量子点复合纤维膜的制备方法，步骤如下：CH3NH3PbX3（X = Cl, Br, I）钙钛矿量子点（MAPX-PQDs）的制备：1）首先，将甲胺水溶液冷却至0 ℃，加入氢X酸搅拌2~3 h，然后在-0.1 MPa，70 ℃条件下旋蒸除去溶剂即可得到CH3NH3X，产物用乙醚冲洗三次并在60~70 ℃真空烘箱中干燥4~6 h以备他用。2）将0.16~0.18 mmol上述制备的CH3NH3X和0.2~0.3 mmol PbX2溶解在5 mL二甲基二酰胺（DMF）中，再加入20~40 μL辛胺和0.5~1 mL油酸形成前驱体溶液。将2 mL上述前驱体溶液加入10 mL甲苯中并大力搅拌，伴随混合可以看到强烈的荧光。7000~8000 rpm离心10~15 min即可得到沉淀产物MAPX-PQDs。3）将MAPX-PQDs混纺到PS纤维中：将步骤3）中所制得的MAPX-PQDs加入10 g甲苯溶液中超声25~35 min，然后将PS（Mw = 200000）按照其与甲苯质量比为0.2~0.5：1加入到上述溶液中，室温下搅拌2~3 h，配成MAPX-PQDs/PS电纺前驱体溶液。接着，将前驱体溶液装入注射器中，调整纺丝电压为10~20 kV，接收距离10~15 cm，进行静电纺丝，从而获得MAPX-PQDs /PS复合纤维膜材料。本专利技术又提出了一种上述钙钛矿量子点复合纤维膜用于荧光检测的应用。高分子PS具有疏水的化学结构，借助电纺纤维独特的几何学结构可以获得疏水纤维薄膜。这种结构有效避免了钙钛矿量子点与检测环境的直接接触，从而实现钙钛矿量子点在水相（或醇相）中的稳定存在；复合纤维膜具有较大的表面积和较高的近表面量子点掺杂浓度，有利于与待检测荧光基团之间发生有效的能量共振转移，从而提高检测精度；另外，通过调整钙钛矿量子点成分，可以产生不同位置的发射峰，从而检测多种荧光基团；这种疏水复合纤维还具有柔性，易于裁剪；易清洁，可重复多次使用等特点。综上，通过将钙钛矿量子点混纺进聚苯乙烯纤维所获得的柔性疏水钙钛矿量子点纤维膜是一种高灵敏度的水相（醇相）荧光检测材料。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：1）本专利技术首次实现了钙钛矿量子点在水相（醇相）中的稳定存在，复合纤维膜几乎完全保留了钙钛矿量子点的光学特性；2）电纺制备的纤维膜具有较大的表面积和较高的近表面量本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种钙钛矿量子点复合纤维膜，钙钛矿量子点（PQDs）纤维膜是将粒径为2~10 nm的CH3NH3PbX3（X = Cl, Br, I）或者粒径为5~20 nm的CsPbX3（X = Cl, Br, I）钙钛矿量子点包埋到直径为0.5~3.0 μm聚苯乙烯（PS）纤维中，编织成为PQDs/PS钙钛矿量子点复合纤维膜。
【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿量子点复合纤维膜，钙钛矿量子点（PQDs）纤维膜是将粒径为2~10 nm的CH3NH3PbX3（X = Cl, Br, I）或者粒径为5~20 nm的CsPbX3（X = Cl, Br, I）钙钛矿量子点包埋到直径为0.5~3.0 μm聚苯乙烯（PS）纤维中，编织成为PQDs/PS钙钛矿量子点复合纤维膜。2.一种钙钛矿量子点复合纤维膜的制备方法，步骤如下：1）CsPbX3（X = Cl, Br, I）钙钛矿量子点（CPX-PQDs）的制备：首先，将0.4~0.5 mmol CsX和0.4~0.5 mmol PbX2溶解于10~12 mL二甲基二酰胺（DMF）溶剂中，待完全溶解后，加入1~1.2 mL油酸和0.5~0.6 mL油胺用于稳定溶液；然后，取上述溶液1 mL，快速加入到10 mL甲苯溶液中并大力搅拌，即得到CPX-PQDs甲苯溶液；2）将CPX-PQDs混纺到PS纤维中：将步骤1）中所制得的CPX-PQDs甲苯溶液超声20~40 min，然后将3~5 g PS（Mw = 200000）加入到上述溶液中，室温下搅拌2~3 h，配成CPX-PQDs/PS电纺前驱体溶液；接着，将前驱体溶液装入注射器中，调整纺丝电压为10~20 kV，接收距离10~15 cm，进行静电纺丝，从而获得CPX-PQDs/PS复合纤维膜材料。3.一种钙钛矿量子点复合...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱以华，王媛玮，蔡津，沈建华，朱景润，杨晓玲，徐腾警，王浩，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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