一种基于手性向列纤维素纳米晶的圆偏振上转化发光薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术属于圆偏振光学材料技术领域，具体涉及一种基于手性向列纤维素纳米晶的圆偏振上转化发光薄膜及其制备方法。本发明专利技术提供的制备方法利用手性向列纤维素纳米晶和PVA包覆的上转化纳米颗粒进行自组装，制备了基于手性向列纤维素纳米晶的圆偏振上转化发光薄膜，原料易得，步骤简单，绿色环保。本发明专利技术提供的圆偏振上转化发光薄膜不仅具有较大的不对称因子，还具有多峰发射的特性。

A Chiral Nematic Cellulose Nanocrystalline Up-conversion Luminescent Thin Film Based on Circular Polarization and Its Preparation Method

The invention belongs to the technical field of circularly polarized optical materials, in particular to a chiral nematic cellulose nanocrystals based circularly polarized upconversion luminescent film and a preparation method thereof. The preparation method of the invention utilizes chiral nematic cellulose nanocrystals and PVA coated up-conversion nanoparticles to self-assemble, and prepares a circularly polarized up-conversion luminescent film based on chiral nematic cellulose nanocrystals. The raw material is easy to obtain, the steps are simple, and the environment is green. The circularly polarized upconversion luminescent film provided by the invention not only has a large asymmetric factor, but also has the characteristics of multi-peak emission.

【技术实现步骤摘要】
一种基于手性向列纤维素纳米晶的圆偏振上转化发光薄膜及其制备方法
本专利技术属于圆偏振光学材料
，尤其涉及一种基于手性向列纤维素纳米晶的圆偏振上转化发光薄膜及其制备方法。
技术介绍
根据光波振动方向矢量在垂直于光波传播方向上的差异，可以将偏振光分为不同的种类，包括线性，圆形，椭圆形和部分偏振光。其中，圆偏振光可以通过使用四分之一波片从线偏振光产生。圆偏振发光材料在不对称催化合成，手性识别，光学信息存储和3-D光学显示设备中具备巨大的应用潜力。圆偏振发光依据光矢量的传递方向能够分为左旋和右旋的圆偏振光。在圆偏振光谱中，左旋和右旋的圆偏振发光强度用不对称因子(glum)测量。目前有用手性小分子诱导以及和超分子组装等方法制备圆偏振发光材料的文献和专利。YingYang等(Adv.Mater.2013,25,2624)在文献中报道了利用手性小分子的手性螺烯诱导非手性发光聚合物产生圆偏振荧光。公开号为CN107118773A的中国专利中利用超分子自组装的凝胶，制备了全波段可调的量子点的圆偏振发光。但是，目前利用手性小分子诱导和超分子组装等方法制备圆偏振发光材料的方法较为复杂，圆偏振发光的不对称因子较小，对圆偏振发光的实际应用造成了困难。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种简便的制备圆偏振发光材料的方法，得到一种具有较大不对称因子的圆偏振发光材料。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种基于手性向列纤维素纳米晶的圆偏振上转化发光薄膜的制备方法，包含如下步骤：将纤维素和硫酸混合进行水解反应，得到纤维素纳米晶悬浮液；将所述纤维素纳米晶悬浮液顺次进行离心、透析和浓缩，得到手性向列纤维素纳米晶悬浮液；将所述手性向列纤维素纳米晶悬浮液和聚乙烯醇包覆的上转化纳米颗粒溶液混合后成膜，得到基于手性向列纤维素纳米晶的圆偏振上转化发光薄膜。优选的，所述硫酸的质量浓度为60～80％；所述纤维素为纸浆纤维素、微晶纤维素和细菌纤维素中的一种或几种；所述纤维素和硫酸的用量比为(15～35)g:(150～350)mL。优选的，所述水解反应的温度为30～70℃；所述水解反应的时间为1～3h。优选的，所述透析的终点pH值为6.5～7.5；所述浓缩的终点质量浓度为2～5％。优选的，所述聚乙烯醇包覆的上转化纳米颗粒溶液为聚乙烯醇包覆的NaYF4:TmYb@NaYF4上转化纳米颗粒溶液。优选的，所述聚乙烯醇包覆的NaYF4:TmYb@NaYF4上转化纳米颗粒溶液通过将NaYF4:TmYb@NaYF4上转化纳米颗粒溶液和聚乙烯醇混合后进行包覆得到。优选的，所述NaYF4:TmYb@NaYF4上转化纳米颗粒溶液的浓度为3～5mg/mL；所述NaYF4:TmYb@NaYF4上转化纳米颗粒溶液和聚乙烯醇的用量比为(15～25)mL:(0.01～0.2)g。优选的，所述手性向列纤维素纳米晶悬浮液和NaYF4:TmYb@NaYF4上转化纳米颗粒溶液的质量比为10:(1～5)。本专利技术还提供了一种所述的制备方法得到的基于手性向列纤维素纳米晶的圆偏振上转化发光薄膜，包括手性向列纤维素纳米晶基材和聚乙烯醇包覆的上转化纳米颗粒添加相。本专利技术提供了一种基于手性向列纤维素纳米晶的圆偏振上转化发光薄膜的制备方法，包含如下步骤：将纤维素和硫酸混合进行水解反应，得到纤维素纳米晶悬浮液；将所述纤维素纳米晶悬浮液顺次进行离心、透析和浓缩，得到手性向列纤维素纳米晶悬浮液；将所述手性向列纤维素纳米晶悬浮液和聚乙烯醇包覆的上转化纳米颗粒溶液混合后成膜，得到基于手性向列纤维素纳米晶的圆偏振上转化发光薄膜。本专利技术提供的制备方法利用手性向列纤维素纳米晶和PVA包覆的上转化纳米颗粒进行自组装，制备了基于手性向列纤维素纳米晶的圆偏振上转化发光薄膜，原料易得，步骤简单，绿色环保。本专利技术还提供了基于手性向列纤维素纳米晶的圆偏振上转化发光薄膜。实施例结果表明，本专利技术提供的圆偏振上转化发光薄膜不仅具有较大的不对称因子，还具有多峰发射的特性。附图说明图1为本专利技术实施例1发光薄膜的圆偏振荧光光谱图；图2为本专利技术实施例1发光薄膜的圆偏振荧光不对称因子的分布图；图3为本专利技术实施例1发光薄膜的扫描电镜图片。具体实施方式本专利技术提供了一种基于手性向列纤维素纳米晶的圆偏振上转化发光薄膜的制备方法，包含如下步骤：将纤维素和硫酸混合进行水解反应，得到纤维素纳米晶悬浮液；将所述纤维素纳米晶悬浮液顺次进行离心、透析和浓缩，得到手性向列纤维素纳米晶悬浮液；将所述手性向列纤维素纳米晶悬浮液和聚乙烯醇包覆的上转化纳米颗粒溶液混合后成膜，得到基于手性向列纤维素纳米晶的圆偏振上转化发光薄膜。本专利技术将纤维素和硫酸混合进行水解反应，得到纤维素纳米晶悬浮液。在本专利技术中，所述纤维素优选为纸浆纤维素、微晶纤维素和细菌纤维素中的一种或几种，更优选为纸浆纤维素；所述硫酸的质量浓度优选为60～80％，更优选为65～75％，最优选为70～72％；所述纤维素和硫酸的用量比优选为(15～35)g:(150～350)mL，更优选为(20～30)g:(200～300)mL。在本专利技术中，所述水解反应的温度优选为30～70℃，更优选为40～60℃；所述水解反应的时间优选为1～3h，更优选为1.5～2.5h；本专利技术优选在搅拌条件下进行水解反应，所述搅拌的速率优选为500～1000rpm，更优选为600～700rpm。达到反应时间后，本专利技术优选向水解反应得到的反应液中加入水，使水解反应停止，得到纳米纤维素纳米晶悬浮液。在本专利技术中，所述水的加入体积优选为硫酸体积的4～10倍，更优选为6～8倍。在本专利技术所述水解反应中，硫酸将纤维素中的无定形区水解为可溶性多糖，添加的水对硫酸稀释能够防止纤维素结晶区被破坏。加水终止反应后，本专利技术优选将得到的混合物进行静置沉降，所述静置沉降的时间优选为20～30h，更优选为25～28h。所述静置沉降结束后，本专利技术优选将顶层的澄清液体倒出，对剩余的浑浊层进行后续的离心等操作。得到纤维素纳米晶悬浮液后，本专利技术将所述纤维素纳米晶悬浮液顺次进行离心、透析和浓缩，得到手性向列纤维素纳米晶悬浮液。在本专利技术中，所述离心的转速优选为4000～8000rpm，更优选为4500～6000rpm，最优选为5000rpm；所述离心的次数优选为3～4次；所述单次离心的时间优选为8～12min，更优选为9～11min，最优选为10min。本专利技术通过离心对纤维素纳米晶悬浮液中残留的硫酸进行初步洗涤，离心后所得悬浮液的pH值优选为2～3。离心后，本专利技术将离心所得悬浮液进行透析。在本专利技术中，所述透析的终点pH值优选为6.5～7.5，更优选为6.8～7.2，最优选为7.0；所述透析用透析膜的截留分子量优选为8000～12000，更优选为9000～11000；所述透析的时间优选为3～10天，更优选为5～8天。本专利技术通过离心和透析对含有纤维素纳米晶的反应液进一步纯化，除去其中残留的硫酸。透析后，本专利技术将透析所得悬浮液浓缩，得到手性向列纤维素纳米晶悬浮液。在本专利技术中，所述浓缩优选为将悬浮液中纤维素纳米晶的质量浓度浓缩至2～5％，更优选为3％；本专利技术优选通过干燥使悬浮液浓缩，所述干燥的温度优选为60～105℃，更优选为70～90℃，最优选为80℃；本专利技术对所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于手性向列纤维素纳米晶的圆偏振上转化发光薄膜的制备方法，包含如下步骤：将纤维素和硫酸混合进行水解反应，得到纤维素纳米晶悬浮液；将所述纤维素纳米晶悬浮液顺次进行离心、透析和浓缩，得到手性向列纤维素纳米晶悬浮液；将所述手性向列纤维素纳米晶悬浮液和聚乙烯醇包覆的上转化纳米颗粒溶液混合后成膜，得到基于手性向列纤维素纳米晶的圆偏振上转化发光薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种基于手性向列纤维素纳米晶的圆偏振上转化发光薄膜的制备方法，包含如下步骤：将纤维素和硫酸混合进行水解反应，得到纤维素纳米晶悬浮液；将所述纤维素纳米晶悬浮液顺次进行离心、透析和浓缩，得到手性向列纤维素纳米晶悬浮液；将所述手性向列纤维素纳米晶悬浮液和聚乙烯醇包覆的上转化纳米颗粒溶液混合后成膜，得到基于手性向列纤维素纳米晶的圆偏振上转化发光薄膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硫酸的质量浓度为60～80％；所述纤维素为纸浆纤维素、微晶纤维素和细菌纤维素中的一种或几种；所述纤维素和硫酸的用量比为(15～35)g:(150～350)mL。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述水解反应的温度为30～70℃；所述水解反应的时间为1～3h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述透析的终点pH值为6.5～7.5；所述浓缩的终点质量浓度为2～5％。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇包覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，刘守新，徐明聪，刘禹杉，马春慧，陈志俊，罗沙，
申请(专利权)人：东北林业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23