一种基于一维碳材料的柔性纤维荧光纸的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于一维碳材料的柔性纤维荧光纸的制备方法，先对一维碳材料进行简单的处理，形成具有亲水性基团的一维碳材料，随后将一定量的PVP包覆的硒化镉量子点溶液其分散在其中，最后抽滤、真空烘箱低温干燥即可得到可以发出各种荧光的柔性纤维荧光纸。由于这种对量子点直接进行PVP包覆，然后负载在一维碳材料上，所以这种荧光纸机械强度较高，并且具有较高的发光性能。由于这种光致发光的性能相比于传统的反光类材料有较广的警示视角，可以应用特殊服饰、指示和警示领域，并取代反光类的贴纸材料。由于这种材料是荧光纸形式，使用方便而且可视角大，因此在交警服饰上、交通指示牌、危险警示牌等方面有广泛应用。

Preparation method of flexible fiber fluorescent paper based on one-dimensional carbon materials

The invention relates to a preparation method of a flexible fiber fluorescent paper based on one dimensional carbon material. First, one dimensional carbon material is simply treated to form a one-dimensional carbon material with a hydrophilic group. Then a certain amount of PVP coated cadmium selenide quantum dots solution is dispersed in it. Flexible fiber fluorescent paper which can produce various fluorescence can be obtained. This kind of fluorescent paper has high mechanical strength and high luminescence due to the direct PVP coating of the quantum dots and the load on one dimensional carbon material. Because of this photoluminescence performance compared with the traditional reflective materials with a wide warning angle, special clothing, indication and warning areas can be applied, and the reflective paper materials can be replaced. Because this material is a form of fluorescent paper, it is easy to use and has a large angle of view, so it is widely used in traffic police clothing, traffic signs, dangerous warning signs and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种基于一维碳材料的柔性纤维荧光纸的制备方法
本专利技术属于光电材料与器件领域，具体涉及一种基于一维碳材料的柔性纤维荧光纸的制备方法。
技术介绍
随着科技的发展和社会的进步，人们的安全意识不断提升，对指示和警示信息的重视程度日益加强。然而现在的指示和警示领域中反光材料占主导地位，由于反光材料光反射方向单一，因此指示和警示的视角小，不能更好的起到应有的作用。为了打破这种由于反光材料本身的反光原理的限制，我们不得不重新寻找可替代的材料，使得增大指示警示的可视视角成为可能。我们发现了荧光材料具有这种优良的性能。当使用荧光材料作为警示指示的主要材料时，为了能够起到应有的指示警示性能，对荧光材料的发光能力要求较高。我们使用量子点为荧光材料，为了便于更方便简单的应用到其他领域，我们把荧光材料做成荧光纸。由于这种材料是荧光纸形式，不仅方便而且可视角大，可广泛用于交警服饰上、交通指示牌、危险警示牌等方面。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有反光材料警示指示可视角的不足，提供一种基于一维碳材料的柔性纤维荧光纸的制备方法。本专利技术首先酸化一维碳材料以增加量子点的附着能力，再混合PVP包覆的量子点使其形成复合结构，制备工艺简单，比现有的反光材料更优良，将在指示警示领域替代反光材料。由于这种材料是荧光纸形式，使用方便而且可视角大，因此在交警服饰上、交通指示牌、危险警示牌等方面有广泛的应用。本专利技术采用如下技术方案实现：一种基于一维碳材料的柔性纤维荧光纸的制备方法，具体包括以下步骤：步骤S1：将一维碳材料（例如是碳管或碳纳米纤维）进行亲水性处理，形成具有亲水性基团的一维碳材料前驱体溶液；步骤S2：制备CdSe量子点溶液（还可以为钙钛矿量子点或其他量子点），将得到的CdSe半导体量子点作为光致发光中心；步骤S3：用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）对CdSe量子点进行包覆；步骤S4：把PVP包覆的CdSe量子点溶液分散到步骤S1处理后的一维碳材料前驱体溶液中，使被PVP包覆的量子点负载到一维碳材料上；步骤S5：利用真空抽滤、真空低温干燥工艺制备出一维碳材料的柔性纤维荧光纸。进一步地，所述步骤S1的具体方法为：在一定温度下，将一定比例的浓盐酸、浓硝酸混合，随后加入一维碳材料，搅拌，保温一段时间，离心清洗收集，配制成浓度为10mg/L的酸化后的一维碳材料溶液；较佳的，温度为60-80℃，浓硝酸和浓盐酸的体积比为3:1，保温时间为10-24h，离心次数为3次，每次离心时间为5-10min。进一步地，所述步骤S2中制备CdSe量子点溶液的具体方法为：将硒粉（Se）和三正辛基膦(TOP）在加热条件下混合后制备成Se前驱体溶液；氧化镉（CdO）、油酸和十八烯（ODE）在惰性气体保护下加热到一定温度，保温一段时间，然后升到另一温度，再保持一段时间，得Cd前驱体溶液；将Se前驱体溶液注入至Cd前驱体溶液中，生产混合溶液，保温一段时间，取出溶液清洗提纯得到CdSe量子点溶液。较佳的，所述制备条件为：Se前驱体溶液和Cd前驱体溶液中，Se和Cd的摩尔比为1:4，Se前驱体溶液的制备温度为40-100℃；Cd前驱体溶液的制备温度第一段为100-200℃，保温时间为10-30min，第二段溶液的温度为250℃-350℃，保温时间为1min-10min；混合溶液的保持时间为1-10min。进一步地，所述步骤S3用PVP对量子点进行包覆的具体方法为：称取PVP溶于无水乙醇，放入水浴锅中加热至一定温度，搅拌一定时间，加入预先处理好的量子点溶液经过一段时间，形成PVP包覆的量子点复合体溶液。较佳的，所述制备条件为：称取0.3-0.5gPVP溶于30ml无水乙醇中，加热温度为60-80℃，搅拌10-30min，等体积混合预先处理好的量子点溶液，经过30-60min，形成PVP包覆的量子点复合体溶液。进一步地，所述步骤S4中使PVP包覆的量子点负载到一维碳材料上的具体方法为：把PVP包覆的量子点溶液与步骤S1处理后的一维碳材料前驱体溶液按照一定比例混合，超声处理一段时间后，加热至一定温度，保持一段时间，这样就把PVP包覆的量子点溶液分散到处理后的一维碳材料前驱体溶液中，经过分散处理实际上被PVP包覆的量子点已经与一维碳材料结合形成了能荧光的复合材料。较佳的，所述制备条件为：把PVP包覆的量子点溶液与前驱体溶液按照体积比1:2~2:1混合，超声处理10-20min后，加热至60-80℃，保持10-30min；然后被PVP包覆的量子点溶液就分散到处理后的一维碳材料前驱体溶液中。进一步地，所述步骤S5的具体方法为：使用聚四氟乙烯滤膜或者AAO滤膜，真空抽滤步骤S4中PVP包覆的量子点的一维碳材料前驱体，随后空气干燥后剥离下来荧光一维碳材料，再进一步真空低温干燥使其中的水分完全蒸发形成柔性纤维荧光纸。较佳的，所述制备条件为：将复合前驱体溶液进行真空抽滤、真空低温干燥处理。聚四氟乙烯滤膜或者AAO滤膜孔径为0.1-0.5um真空低温干燥处理温度为60-80℃。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：首先对一维碳材料进行亲水性处理，形成亲水性基团的一维碳材料前驱体溶液，这样可以使PVP包覆的量子点更好的附着到一维材料上；使PVP包覆的量子点负载到一维碳材料上。然后对复合前驱体溶液进行真空抽滤、真空低温干燥处理制成荧光纸；这种结合PVP包覆的量子点-碳钎维制成的荧光纸不仅机械强度较高、具有较高的发光性能而且有更广的警示视角。相比于反光纸材料，这种荧光纸具有更大的视角，可以更好的起到指示或警示作用。附图说明图1为碳管、碳纳米纤维或其他一维碳材料一维碳材料结构示意图；图2为PVP包覆量子点结构示意图；图3为PVP包覆量子点的一维碳材料结构示意图；图4为制备好的荧光纸结构的示意图；标号说明：1蚕丝以及植物细胞纤维素材料，2量子点，3PVP。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。实施例1一种基于一维碳材料的柔性纤维荧光纸的制备方法，具体步骤为：（1）量取60ml浓硝酸加入250ml三颈瓶中，量取20ml浓硫酸沿着瓶壁缓慢加入瓶中，在70℃下搅拌加热；称取0.5g多壁CNT，加入烧瓶中，装上入冷凝管装置，塞上玻璃塞（强酸腐蚀性）加热搅拌24h；离心3次，每次时间为5min，清洗收集，重新配制浓度为10mg/L的酸化后的多壁CNT溶液；（2）称量硒（Se）粉末8mg和量取三正辛基膦(TPO）3ml，加热到40℃，使两者混合，制备成Se前驱体溶液；称量51.2mg氧化镉（CdO）、量取6.5ml油酸和20ml十八烯（ODE）加入到三颈烧瓶中，通入N2，加热至100℃保温10min，然后升到250℃保持1min，得Cd前驱体溶液；将Se前驱体溶液注入至Cd前驱体溶液中生产混合溶液，保温1min，取出溶液，使用针筒将样品快速注入正己烷中实现快速冷却，这样可以提高量子点的荧光性能；将制备好的量子点溶解在正己烷中，再加入过量的甲醇(体积至少为正己烷的3倍)，超声分散后，溶液出现明显分层现象；上层为溶解量子点的正己烷溶液，下层为甲醇；离心管在超声机中超声10min；将上层的带量子点溶液提取出来，继续加入过量甲醇，超声、提取，如此操作5次，得CdSe量子点溶液；（3）称取0.3gPVP溶于30本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于一维碳材料的柔性纤维荧光纸的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤S1：将一维碳材料进行亲水性处理，形成具有亲水性基团的一维碳材料前驱体溶液；步骤S2：制备CdSe量子点溶液；步骤S3：用聚乙烯吡咯烷酮对CdSe量子点进行包覆；步骤S4：把PVP包覆的CdSe量子点溶液分散到步骤S1处理后的一维碳材料前驱体溶液中，使PVP包覆CdSe量子点负载到一维碳材料上；步骤S5：利用真空抽滤、真空低温干燥工艺制备出一维碳材料的柔性纤维荧光纸。

【技术特征摘要】
1.一种基于一维碳材料的柔性纤维荧光纸的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤S1：将一维碳材料进行亲水性处理，形成具有亲水性基团的一维碳材料前驱体溶液；步骤S2：制备CdSe量子点溶液；步骤S3：用聚乙烯吡咯烷酮对CdSe量子点进行包覆；步骤S4：把PVP包覆的CdSe量子点溶液分散到步骤S1处理后的一维碳材料前驱体溶液中，使PVP包覆CdSe量子点负载到一维碳材料上；步骤S5：利用真空抽滤、真空低温干燥工艺制备出一维碳材料的柔性纤维荧光纸。2.根据权利要求1所述的基于一维碳材料的柔性纤维荧光纸的制备方法，其特征在于：步骤S1具体为：在一定温度下，将一定比例的浓盐酸、浓硝酸混合，随后加入一维碳材料，搅拌保温一段时间，最后离心清洗收集，配制成带有亲水性功能基团的一维碳材料前驱体溶液。3.根据权利要求1所述的基于一维碳材料的柔性纤维荧光纸的制备方法，其特征在于：步骤S2具体为：在加热条件下，将硒粉和三正辛基膦混合制备成Se前驱体溶液；氧化镉、油酸和十八烯在惰性气体保护下加热到一定温度，保温一段时间；然后升温到另一温度，保持一段时间，得Cd前驱体溶液；将Se前驱体溶液注入至Cd前驱体溶液中生产混合溶液，保温一段时间，取出溶液清洗提纯得到CdSe量子点溶液。4.根据权利要求1所述的基于一维碳材料的柔性纤维荧光纸的制备方法，其特征在于：步骤S3具体为：称取一定量的PVP溶于无水乙醇，放入水浴锅中加热至一定温度，搅拌一段时间，加入预先处理好的CdSe量子点溶液，经过一段时间，形成PVP包覆量子点的复合体溶液。5.根据权利要求1所述的基于一维碳材料的柔性纤维荧光纸制备方法，其特征在于：步骤S4具体为：把PVP包覆CdSe量子点溶液与步骤S1处理后的一维碳材料前驱体溶液按照一定比例混合，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨尊先，郭太良，张玉飞，黄建华，郑康，胡海龙，周雄图，陈耿旭，徐胜，吴凌杰，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35