一种无机钙钛矿纳米复合纤维膜及其应用方法技术

本发明专利技术采用高速、高压射流成型技术制备纤维交错构织的网状结构纳米纤维膜，CsPbX

An inorganic perovskite nanocomposite fiber membrane and its application

【技术实现步骤摘要】
一种无机钙钛矿纳米复合纤维膜及其应用方法
本专利技术属于纳米复合材料及应用
，特别涉及一种高荧光、高催化活性的无机钙钛矿纳米复合纤维膜及其应用方法。
技术介绍
近年来，全无机钙钛矿CsPbX3(X为卤族元素)纳米晶因其独特的物化特性，如高吸光系数、可调节的带隙宽度、优异的荧光性能等，受到科研人员的广泛关注，已在太阳能电池、发光二极管、光电探测、激光器等领域得到了深入的研究和应用探索。专利技术人前期进行了大量基础及应用的研究工作，并开发了一系列纳米二维材料表面原位生长CsBX3(B为含有+2价态元素；X为卤族元素)纳米晶的复合材料(中国专利技术专利，201810179430.2)。同时，专利技术人基于对上述材料合成过程中的关键环节以及可显著调控其结构及光电性能的关键因素的研究，设计了一套多维度纳米复合材料的阵列式液相合成系统(中国专利技术专利，201810180349.6)。通过对不同合成阶段的材料进行处理，改善其表面或界面特性，可获得满足不同需求的小批量、多维度、高品质、良好稳定性、优异各向异性的单相纳米材料及其纳米复合材料。然而，上述材料在工业化应用的过程中依旧面临一系列问题，如纳米结构类材料本身的高毒性，CsPbX3钙钛矿材料中包含有毒的铅元素，团聚等原因造成CsPbX3钙钛矿材料的相变而导致其化学活性降低，以及使用过程中存在的损耗，都极易造成材料使用性能的急剧下降以及严重的安全问题。此外，CsPbX3钙钛矿材料新功能、新应用的研究也迫在眉睫。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的问题，本专利技术的目的是提供一种高荧光、高催化活性的无机钙钛矿纳米复合纤维膜，采用高速、高压射流成型技术制备出纤维交错构织的网状结构纳米纤维膜，CsPbX3(X为卤族元素)钙钛矿及其纳米复合材料等具有高荧光、高催化活性的活性材料均匀分散在纤维膜表面及其内部，增益材料分散或附着于纤维膜及活性材料表面。制备的无机钙钛矿纳米复合纤维膜具有高荧光特性和高催化活性，且在复杂环境条件下可保持长期的结构及性能稳定性，并可作为活性材料存储的有效方式以及喷墨打印墨水的原材料。无机钙钛矿纳米复合纤维膜的荧光特性可满足防伪识别、安全监测、建筑光伏一体化、生物医疗和可见光无线通信等领域的应用需求，而其催化活性可满足污染物降解、能源转化及医疗防护等领域的应用需求。具体技术方案如下：一种高荧光、高催化活性的双功能无机钙钛矿纳米复合纤维膜，其特征在于，采用高速、高压射流成型技术制备出纤维交错构织的网状结构纳米纤维膜，CsPbX3(X为卤族元素)钙钛矿及其纳米复合材料等具有高荧光、高催化活性的活性材料均匀分散在纤维膜表面及其内部，增益材料分散或附着于纤维膜及活性材料表面；可选的，所述的无机钙钛矿纳米复合纤维膜，采用高速、高压射流成型技术制备纳米复合纤维膜，射流液包括以下组分：可选的，所述的无机钙钛矿纳米复合纤维膜，CsPbX3钙钛矿及其纳米复合材料等具有高荧光、高催化活性的活性材料包括CsPbX3纳米晶、卤素阴离子交换合成的CsPbX3-xX’x纳米晶，以及纳米二维材料表面原位生长CsPbX3纳米复合材料中的一种或几种；所述CsPbX3钙钛矿及其纳米复合材料具有高荧光、高催化活性的特性；可选的，所述的无机钙钛矿纳米复合纤维膜，增益材料分散或附着于纤维膜及活性材料表面，可增强CsPbX3钙钛矿及其纳米复合材料的荧光特性或催化活性，该增益材料包括碳量子点、石墨烯量子点、II-VI族量子点、III-V族量子点中的一种或几种；可选的，所述II-VI族量子点包括PbS、CdS、CdSe、ZnS，所述III-V族量子点包括InP；可选的，所述的无机钙钛矿纳米复合纤维膜，其纤维膜使用溶解的高分子聚合物通过高速、高压射流成型技术制备，高分子聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈中的一种或几种；可选的，所述的无机钙钛矿纳米复合纤维膜，其纳米复合纤维膜的制备过程中，需要将CsPbX3钙钛矿及其纳米复合材料、增益材料及高分子聚合物溶于溶剂中，溶剂包括甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、正己烷、十四烷、乙酸乙酯、乙酸甲酯、甲酸乙酯、无水乙醇、异丙醇、乙二醇、二氯甲烷、三氯甲烷、1,2-二氯乙烷中的一种或几种；可选的，所述的无机钙钛矿纳米复合纤维膜，其制备过程包括高速、高压射流成型技术制备纳米复合纤维膜，以及低温热处理钝化纳米复合纤维膜表面缺陷，提高其在复杂环境条件下结构和性能的稳定性；其中，所述的高速、高压射流成型过程中，采用的高压为5-25kV；喷射速度为0.1-10mm/min；所述的低温热处理钝化纳米复合纤维膜过程中，温度为20-300℃、湿度为20-80％，处理时间为1-24h，气氛为真空、空气、氩气、氮气中的一种或几种；可选的，所述的无机钙钛矿纳米复合纤维膜，采用高速、高压射流成型技术，可以直接在刚性、柔性、曲面基底表面进行快速印制成型；可选的，所述的无机钙钛矿纳米复合纤维膜，具有高荧光、高催化活性的特性，并可作为CsPbX3钙钛矿及其纳米复合材料等具有高荧光、高催化活性的活性材料存储的有效方式。CsPbX3(X为卤族元素)钙钛矿及其纳米复合材料等具有高荧光、高催化活性的活性材料均匀分散在纤维膜表面及其内部，避免了由于纳米材料团聚导致的晶粒增加及相变，可使活性材料在复杂环境条件下依然可以长时间保持良好的荧光特性和优异的催化活性，以及结构和性能的稳定性；可选的，所述的无机钙钛矿纳米复合纤维膜，可作为喷墨打印墨水的原材料。制备的无机钙钛矿纳米复合纤维膜可溶解到喷墨打印墨水的溶剂中，适宜添加量的纳米复合纤维膜溶于溶剂后，可获得满足喷墨打印粘度和表面张力需求的墨水；可选的，所述的无机钙钛矿纳米复合纤维膜，其良好的荧光特性可满足防伪识别、安全监测、建筑光伏一体化、生物医疗和可见光无线通信等工业及民用领域的应用需求；可选的，所述的无机钙钛矿纳米复合纤维膜，其优异的催化活性，可满足污染物降解、能源转化及医疗防护等工业及民用领域的应用需求。本专利技术的有益效果是：通过设计并制备一种高荧光、高催化活性的无机钙钛矿纳米复合纤维膜，采用高速、高压射流成型技术制备出纤维交错构织的网状结构纳米纤维膜，CsPbX3(X为卤族元素)钙钛矿及其纳米复合材料等具有高荧光、高催化活性的活性材料均匀分散在纤维膜表面及其内部，增益材料分散或附着于纤维膜及活性材料表面。制备的无机钙钛矿纳米复合纤维膜具有高荧光、高催化活性的双功能特性，且在复杂环境条件下可保持长期的结构及性能稳定性，并可作为活性材料存储的有效方式以及喷墨打印墨水的原材料。无机钙钛矿纳米复合纤维膜的荧光特性可满足防伪识别、安全监测、建筑光伏一体化、生物医疗和可见光无线通信等领域的应用需求，而其催化活性可满足污染物降解、能源转化及医疗防护等领域的应用需求。附图说明图1为本专利技术CsPbX3无机钙钛矿纳米复合纤维膜的扫描电子显微镜(scanningelectronmicr本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无机钙钛矿纳米复合纤维膜，其特征在于，采用高速、高压射流成型技术制备出纤维交错构织的网状结构纳米纤维膜，所述纤维膜表面及其内部均匀分散钙钛矿CsPbX

【技术特征摘要】
1.一种无机钙钛矿纳米复合纤维膜，其特征在于，采用高速、高压射流成型技术制备出纤维交错构织的网状结构纳米纤维膜，所述纤维膜表面及其内部均匀分散钙钛矿CsPbX3，X为卤族元素，及其纳米复合材料；所述纤维膜及复合材料表面分散或附着增益材料。


2.根据权利要求1所述纤维膜，其特征在于，所述射流的液体包括以下组分：





3.根据权利要求2所述纤维膜，其特征在于，所述CsPbX3钙钛矿及其纳米复合材料包括CsPbX3纳米晶、卤素阴离子交换合成的CsPbX3-xX’x纳米晶，以及纳米二维材料表面原位生长CsPbX3纳米复合材料中的一种或几种；所述CsPbX3钙钛矿及其纳米复合材料具有高荧光、高催化活性的特性。


4.根据权利要求2所述纤维膜，其特征在于，所述增益材料用于增强CsPbX3钙钛矿及其纳米复合材料的荧光特性或催化活性，该增益材料包括碳量子点、石墨烯量子点、II-VI族量子点、III-V族量子点中的一种或几种。


5.根据权利要求4所述纤维膜，其特征在于，所述II-VI族量子点包括PbS、CdS、CdSe、ZnS，所述III-V族量子点包括InP。


6.根据权利要求2所述纤维膜，其特征在于，所述高分子聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈中的一种或几种。


7.根据权利要求2所述纤维膜，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林红，张琦，邓晓楠，李双寿，汤彬，谭承宇，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11