薄膜及其制备方法和游离镉离子的检测方法技术

本发明专利技术属于量子点技术领域，具体涉及一种薄膜及其制备方法和游离镉离子的检测方法。所述薄膜包括：基板和生长在所述基板上的二氧化钛纳米管阵列；其中，所述二氧化钛纳米管阵列由靠近所述基板的一段和远离所述基板的一段组成，所述二氧化钛纳米管阵列靠近所述基板的一段的表面结合有聚多巴胺，所述聚多巴胺结合有硫化铅量子点。该薄膜具有优异的光电性能，可以用于检测量子点溶液中游离镉离子的浓度。

【技术实现步骤摘要】
薄膜及其制备方法和游离镉离子的检测方法
本专利技术属于量子点
，具体涉及一种薄膜及其制备方法和游离镉离子的检测方法。
技术介绍
量子点(QuantumDot，QD)及量子点相关材料、器件被已经被誉为当前显示领域的核心技术之一，因其每一个量子点单元都是单晶颗粒，且尺寸具有良好的可调谐性，所以具有高色纯度、宽色域、高热稳定性、窄且对称的荧光发射光谱、宽且连续的紫外吸收光谱的特点，这使其成为一种理想的印刷显示的新型材料。量子点的合成较为复杂，涉及到的原料化合物多且杂，反应过程的物质变化监测难，由于量子点没有固定的化学式，所以对其具体成分、含量、元素存在状态的分析有很大的困难。其中，阳离子(镉离子，锌离子，铟离子，镓离子等)的存在状态就很难判断，由于不同前驱体反应活性的差异以及形成的量子点组分的不同要求，在量子点形成后，反应体系中往往仍然存在一种或几种过量或者残余的前驱体反应物，而多余的阳离子的存在大大影响了量子点产物的纯度和性能，所以，找到一种可以定量检测量子点溶液中游离镉离子含量的方法尤为重要，它可监测反应过程，可用于量子点产率计算，对之后反应的投料比计算具有指导意义。当前检测镉离子的方法有：原子荧光光谱法、原子吸收分光光度法、双硫腙分光光度法等。这些方法存在灵敏度差，操作繁琐等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种薄膜及其制备方法和游离镉离子的检测方法，旨在解决现有镉离子检测方法灵敏度差、操作繁琐的技术问题。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术一方面提供一种薄膜，所述薄膜包括：基板和生长在所述基板上的二氧化钛纳米管阵列；其中，所述二氧化钛纳米管阵列由靠近所述基板的一段和远离所述基板的一段组成，所述二氧化钛纳米管阵列靠近所述基板的一段的表面结合有聚多巴胺，且所述聚多巴胺中结合有硫化铅量子点。本专利技术提供的薄膜，通过采用结合有硫化铅量子点的聚多巴胺敏化二氧化钛纳米管阵列，从而使该薄膜具有优异的光电性能；该薄膜中，硫化铅量子点具有很好的光敏特性，其光谱响应范围拓展到近红外范围，可实现紫外到近红外的宽光谱吸收，将硫化铅量子点连接到聚多巴胺上，高效吸收入射光子后，通过聚多巴胺的大π共轭结构传输，并将光生电子注入到二氧化钛的导电轨道，而光生空穴被俘获在硫化铅量子点上，从而延长了光生载流子寿命，使该薄膜具有优异的光电性能。将该薄膜置于含游离镉离子的量子点溶液中，镉离子取代铅离子原位生长硫化镉，而生成的硫化镉包覆在硫化铅表面，由于硫化铅的价带最负，原本完全转移到二氧化钛上的光生电子会分流一部分到硫化镉的价带上，从而降低薄膜的电子空穴分离效率，导致光电流的减小，如此，通过获得光电流的减小数值，就可以测得量子点溶液中游离镉离子浓度。本专利技术另一方面提供一种薄膜的制备方法，包括如下步骤：提供生长在基板上的二氧化钛纳米管阵列；将所述二氧化钛纳米管阵列置于聚多巴胺溶液中，使所述二氧化钛纳米管阵列中靠近所述基板的一段浸入所述于聚多巴胺溶液中，所述二氧化钛纳米管阵列中靠近所述基板的一段得到二氧化钛纳米管表面结合有聚多巴胺的二氧化钛纳米管阵列；将所述结合有聚多巴胺的二氧化钛纳米管阵列依次置于铅离子前驱体溶液和硫离子前驱体溶液中，得到所述薄膜。本专利技术提供的薄膜的制备方法工艺简单、成本低，先将所述二氧化钛纳米管阵列置于聚多巴胺溶液中，使二氧化钛纳米管阵列上结合聚多巴胺，然后将结合有聚多巴胺的二氧化钛纳米管阵列依次置于铅离子前驱体溶液和硫离子前驱体溶液中，通过聚多巴胺上的羟基(即酚羟基)吸附铅离子再与硫离子生成硫化铅量子点，最终得到所述薄膜。该制备方法得到的薄膜具有优异的光电性能，可以用于检测量子点溶液中游离镉离子浓度。本专利技术最后提供一种游离镉离子的检测方法，包括如下步骤：提供薄膜和若干量子点标准溶液；所述量子点标准溶液中含有游离镉离子，所述若干量子点标准溶液中的游离镉离子浓度不同，所述薄膜包括基板和生长在所述基板上的二氧化钛纳米管阵列，所述二氧化钛纳米管阵列由靠近所述基板的一段和远离所述基板的一段组成，其中，所述二氧化钛纳米管阵列靠近所述基板的一段的表面结合有聚多巴胺，所述聚多巴胺结合有硫化铅量子点；将所述薄膜置于所述不同游离镉离子浓度的量子点标准溶液中，获得光电流与游离镉离子浓度之间的对应关系；提供含有游离镉离子的样品溶液，将所述薄膜置于所述样品溶液中，检测置入所述样品溶液后的薄膜的光电流值；根据置于所述样品溶液后的所述薄膜的光电流值和所述对应关系获得所述样品溶液中游离镉离子的浓度。本专利技术提供的游离镉离子的检测方法中，先将本专利技术特有的薄膜置于不同游离镉离子浓度的量子点标准溶液中，以确定光电流与游离镉离子浓度之间的对应关系，然后用该薄膜置于含有游离镉离子的样品溶液中得到混合后的薄膜的光电流值，通过该光电流值和最初建立的对应关系即可计算样品溶液中游离镉离子的量。该检测方法可定量检测出样品溶液中游离镉离子含量，具有操作容易，且简单快速、成本低的特点，该检测方法对可监测量子点反应过程，可用于量子点产率计算，对之后反应的投料比计算具有指导意义。附图说明图1为本专利技术实施例的PbS@PDA/TNTAs薄膜的电子-空穴转移机理示意图；图2为本专利技术实施例的PbS@PDA/TNTAs薄膜与镉离子反应导致光电流减小的机理示意图；图3为本专利技术实施例的PbS@PDA/TNTAs薄膜的合成示意图。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一方面，本专利技术实施例提供一种薄膜，所述薄膜包括：基板和生长在所述基板上的二氧化钛纳米管阵列；其中，所述二氧化钛纳米管阵列由靠近所述基板的一段和远离所述基板的一段组成，所述二氧化钛纳米管阵列靠近所述基板的一段的表面结合有聚多巴胺，且所述聚多巴胺结合有硫化铅量子点。本专利技术实施例提供的薄膜，通过采用结合有硫化铅量子点的聚多巴胺敏化二氧化钛纳米管阵列，从而使该薄膜具有优异的光电性能；该薄膜中，硫化铅量子点具有很好的光敏特性，其光谱响应范围拓展到近红外范围，可实现紫外到近红外的宽光谱吸收，将硫化铅量子点连接到聚多巴胺上，高效吸收入射光子后，通过聚多巴胺的大π共轭结构传输，并将光生电子注入到二氧化钛的导电轨道，而光生空穴被俘获在硫化铅量子点上，从而延长了光生载流子寿命，使该薄膜具有优异的光电性能。将该薄膜置于含游离镉离子的量子点溶液中，镉离子取代铅离子原位生长硫化镉，而生成的硫化镉包覆在硫化铅表面，由于硫化铅的价带最负，原本完全转移到二氧化钛上的光生电子会分流一部分到硫化镉的价带上，从而降低薄膜的电子空穴分离效率，导致光电流的减小，如此，通过获得光电流的减小数值，就可以测得量子点溶液中游离镉离子浓度。本专利技术实施例提供的薄膜中：二氧化钛纳米管阵列(TiO2nanotubearrays，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜，其特征在于，所述薄膜包括：基板和生长在所述基板上的二氧化钛纳米管阵列；其中，所述二氧化钛纳米管阵列由靠近所述基板的一段和远离所述基板的一段组成，所述二氧化钛纳米管阵列靠近所述基板的一段的表面结合有聚多巴胺，所述聚多巴胺结合有硫化铅量子点。/n

【技术特征摘要】
1.一种薄膜，其特征在于，所述薄膜包括：基板和生长在所述基板上的二氧化钛纳米管阵列；其中，所述二氧化钛纳米管阵列由靠近所述基板的一段和远离所述基板的一段组成，所述二氧化钛纳米管阵列靠近所述基板的一段的表面结合有聚多巴胺，所述聚多巴胺结合有硫化铅量子点。


2.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述薄膜包括：基板和生长在所述基板上的二氧化钛纳米管阵列；其中，所述二氧化钛纳米管阵列的二氧化钛纳米管表面包覆有聚多巴胺层，所述聚多巴胺层表面结合有硫化铅量子点。


3.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述薄膜用于检测量子点溶液中游离镉离子的浓度；和/或，
所述基板为Ti基板或FTO基板。


4.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于，所述二氧化钛纳米管阵列与所述聚多巴胺的质量比为100：(0.01-1)；和/或，
所述二氧化钛纳米管阵列的质量与所述硫化铅量子点的摩尔比为100mg：(1-2)mol；和/或,
所述二氧化钛纳米管阵列靠近所述基板的一段中二氧化钛纳米管的长度为所述二氧化钛纳米管阵列中二氧化钛纳米管的长度的1/3-2/3。


5.一种薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供生长在基板上的二氧化钛纳米管阵列；
将所述二氧化钛纳米管阵列置于聚多巴胺溶液中，使所述二氧化钛纳米管阵列中靠近所述基板的一段浸入所述于聚多巴胺溶液中，所述二氧化钛纳米管阵列中靠近所述基板的一段得到二氧化钛纳米管表面结合有聚多巴胺的二氧化钛纳米管阵列；
将所述结合有聚多巴胺的二氧化钛纳米管阵列依次置于铅离子前驱体溶液和硫离子前驱体溶液中，得到所述薄膜。


6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述聚多巴胺溶液中的聚多巴胺浓度为0.1-10mg/mL；和/或，
所述铅离子前驱体溶液中铅离...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍蕊，邓承雨，芦子哲，
申请(专利权)人：TCL集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44