【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能性纤维，尤其涉及一种基于静电纺丝技术的钙钛矿纳米纤维荧光长丝及其制备方法和应用。
技术介绍
1、2023年科学家moungi g.bawendi、louis brus以及alexei ekimov因“发现和合成量子点”获得诺贝尔化学奖的殊荣，再次将钙钛矿量子点材料推向风口浪尖。钙钛矿量子点(perovskite quantum dots,pqds)主要是指具有abx3结构的化合物家族，a位通常为离子半径较大的阳离子(如甲胺离子、铯离子等)，b位为离子半径较小的金属阳离子(如pb2+，sn4+等)，而x位为卤素阴离子。这类材料具有很高的发光效率,通过组分和尺寸调控可以实现发光波长的精确调节,调谐范围可以轻易覆盖整个可见光区域，并且发射谱线窄(12～40nm)，具有很高的色纯度，由钙钛矿制备而成的led具有广阔的色域(～140％),这一特性甚至超过了已经商业化的oled。此外，钙钛矿量子点还具有缺陷容忍度高，光吸收能力强，载流子迁移度长等特点，展现出高效的光电转换能力，在太阳能光伏增益、全彩显示领域具有广阔的市场前景和应用范围。
2、然而钙钛矿量子点在纺织和智能可穿戴领域的报道却极为有限，其本征结构的不稳定性成为钙钛矿实际应用的最大障碍。钙钛矿量子点对光、热、水、氧等外部环境条件极为敏感，不论是在合成还是使用过程中均会对量子点晶体结构造成破坏、相变、团聚等影响，导致显著的荧光猝灭，对钙钛矿制备的实施方案提出了极为严苛的条件，对纺织技术的操作条件也提出了更高的要求。传统的纺丝方法如熔融纺丝，湿法纺丝都难以
3、静电纺丝是近年来快速发展的一种制备功能性纳米纤维的方法，通过强电场作用使得聚合物溶液形成喷射流从而进行进行纺丝加工。由于不涉及高温、水等明显的不利环境，静电纺丝也常被用来制备钙钛矿纤维。chao等[1]提出了一种在单轴聚合物纤维上形成钙钛矿纳米颗粒的多步静电纺丝法，其先将碘化铅(pbi2)和pvp的混合物溶解于dmf溶液中制备成纺丝液，然后通过静电纺丝纺成纤维膜，再将纺成的纤维浸入ch3nh3i溶液中形成钙钛矿量子点。类似地，lu等[2]报道了一种两步静电纺丝法来制备pan/ch3nh3pbi3钙钛矿复合纳米纤维薄膜，其利用静电纺丝首先制备均匀的pan/pbi2纳米纤维薄膜，然后在真空烘箱中150℃煅烧，再将纤维膜浸入溶解有mai的异丙醇溶液中原位生成钙钛矿。这是比较早的通过静电纺丝法合成钙钛矿纳米纤维的两个报道。通过对钙钛矿的分步结晶，成功解决了传统制备钙钛矿纤维薄膜表面粗糙度大的问题。但是由于高聚物的致密性导致反应界面区域受限，因此制备厚度仅为几百纳米的钙钛矿薄膜都需要极长的反应时间。lu等人通过煅烧的方式在纤维膜上产生介孔，从而增大了mai溶液与pbi2的反应空间，缩短反应时间，增强了薄膜质量的可控性，但是对纤维薄膜的粗糙度再次造成了不可逆的影响。且多步法静电纺丝法步骤繁多，稳定性欠佳，极大降低了生产效率。chen等人[3]也采用同样的方法制造出了基于钙钛矿/偏氟乙烯复合纤维的高性能压电纳米发电机，展现出钙钛矿在高性能压电能量采集和传感器件应用中的巨大潜力。此种方法加工简单，在静电纺丝过程中，有机溶剂迅速蒸发，钙钛矿前驱体在聚合物中原位形成钙钛矿纳米晶体。但缺点是无法保证钙钛矿纳米晶体在聚合物中的均匀分散，纳米晶体会不可控制地团聚。于是，tian等人[4]，利用聚合物、环糊精超分子和氟化疏水剂形成稳定的密封结构，完美地将钙钛矿包封在内。相比之下，该方法不仅有效防止了纳米晶体的团聚，还解决了部分晶体暴露在纤维表面的问题。此外，为了更好地保护钙钛矿量子点，murphy等人[5]提出了一种同轴静电纺丝方法，将钙钛矿和聚合物分别注入内外针管中，然后同时挤出，使纺出的丝呈现芯层和壳层的结构。同样，tsai等人[6]将钙钛矿前驱体和聚丙烯腈分别作为芯液和壳液注入分离的针管，通过静电纺丝成功制备了均匀发光的钙钛矿电纺丝纳米纤维。jiang等人[7]使用同轴静电纺丝方法制备了芯壳结构的钙钛矿纤维。不同之处在于，该研究采用红色钙钛矿材料作为芯层，绿色材料作为外壳，并将其与蓝色芯片封装在一起，获得高效的钙钛矿基白色发光器件，展示了该钙钛矿聚合物纤维的颜色可调性和稳定性。
4、前期研究表明，静电纺丝是钙钛矿荧光纤维的有效制备方法，其操作简单，生产效率高，适合大面荧光薄膜的制备。但是要通过静电纺丝技术实现高荧光效率、高机械强度和良好稳定性的钙钛矿纳米纤维，除了要让纳米粒子在聚合物中形成良好分散和致密包封外，静电纺丝的纺丝液、工艺和环境条件等也是不可忽略的影响因素。纺丝液中聚合物与前驱体的配比和工艺参数的选择是钙钛矿纳米纤维光电性能的关键，且静电纺丝受环境因素影响较大，温度、湿度、电磁场均会对钙钛矿的结晶产生影响。最重要的是，目前静电纺丝仅适用于制备薄膜类样品，强力、透气性远不如通过长纤维编织而成的纺织面料，因此如何通过静电纺丝制备钙钛矿连续长纤维，实现钙钛矿纺织品的自由编织，成为该领域一个重要的发展难点。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种实现钙钛矿连续长纤维的生产，得到的钙钛矿荧光长丝稳定性好，荧光亮度高，色度纯高，并且具有良好的可编织性的基于静电纺丝技术的钙钛矿纳米纤维荧光长丝及其制备方法和应用。
2、为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种基于静电纺丝技术的钙钛矿纳米纤维荧光长丝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3、一、配制纺丝溶液：
4、(1)、将一定量的卤化铯和卤化铅溶解在有机溶剂中，充分搅拌均匀，得到浓度为0.01-0.06mmol/ml的前驱体溶液，备用；
5、(2)、将一定量的聚合物加入到前驱体溶液中，充分搅拌均匀，得到聚合物浓度为5-25wt％的纺丝溶液；
6、二、静电纺丝：
7、(3)、将纺丝溶液注入两个相对设置的注射器中，两注射器的金属针头注射速度相同；
8、(4)、在一定的静电纺丝条件下，纺丝溶液同时向中间喷射形成射流，随着有机溶剂的蒸发，聚合物固化成纳米短纤维，钙钛矿量子点在纳米短纤维中原位结晶；
9、(5)、将纳米短纤维通过旋转收集器进行旋转连续收集，形成连续的锥状薄膜；
10、三、加捻成纤：
11、(6)、锥状薄膜在旋转收集器的转动下逐渐形成线性收束，被加捻成长丝，卷绕在收集辊上，形成连续的钙钛矿纳米纤维荧光长丝；
12、(7)、将卷绕的钙钛矿纳米纤维荧光长丝在120℃的烘箱中干燥10min，冷却后保存。
13、上述的基于静电纺丝技术的钙钛矿纳米纤维荧光长丝的制备方法，所述步骤(1)中，卤化铯和卤化铅的摩尔比为1:1，前驱体溶液中卤化铯和卤化铅的浓度为0.04mmol/ml。
14、上述的基于静电纺丝技术的钙钛矿纳米纤维荧光长丝的制备方法，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于静电纺丝技术的钙钛矿纳米纤维荧光长丝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于静电纺丝技术的钙钛矿纳米纤维荧光长丝的制备方法，其特征是：所述步骤(1)中，卤化铯和卤化铅的摩尔比为1:1，前驱体溶液中卤化铯和卤化铅的浓度为0.04mmol/mL。
3.根据权利要求1所述的基于静电纺丝技术的钙钛矿纳米纤维荧光长丝的制备方法，其特征是：所述步骤(2)中，聚合物为PAN、PVDF、TPU、PLA中的任意一种，纺丝溶液中聚合物浓度为15.8wt％。
4.根据权利要求1所述的基于静电纺丝技术的钙钛矿纳米纤维荧光长丝的制备方法，其特征是：所述步骤(3)中，两金属针头注射速度均为2-4ml/h。
5.根据权利要求1所述的基于静电纺丝技术的钙钛矿纳米纤维荧光长丝的制备方法，其特征是：所述步骤(4)中，纺丝电压为8-13kV，纺丝温度范围为18-23℃，湿度范围为50％-70％。
6.根据权利要求1所述的基于静电纺丝技术的钙钛矿纳米纤维荧光长丝的制备方法，其特征是：所述步骤(5)中，旋转收集器的转速为1
7.根据权利要求3所述的基于静电纺丝技术的钙钛矿纳米纤维荧光长丝的制备方法，其特征是：所述步骤(6)中，收集辊的转速为1.5-2.5cm/min。
8.一种基于静电纺丝技术的钙钛矿纳米纤维荧光长丝，其特征在于，由如权利要求1-7任一项所述的制备方法制得。
9.根据权利要求8所述的基于静电纺丝技术的钙钛矿纳米纤维荧光长丝，其特征是：所述单丝纤维的直径为300-500μm，单丝强力为2-4Pa。
10.一种根据权利要求8-9中任一项所述的基于静电纺丝技术的钙钛矿纳米纤维荧光长丝在光电转换织物中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种基于静电纺丝技术的钙钛矿纳米纤维荧光长丝的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于静电纺丝技术的钙钛矿纳米纤维荧光长丝的制备方法，其特征是：所述步骤(1)中，卤化铯和卤化铅的摩尔比为1:1，前驱体溶液中卤化铯和卤化铅的浓度为0.04mmol/ml。
3.根据权利要求1所述的基于静电纺丝技术的钙钛矿纳米纤维荧光长丝的制备方法，其特征是：所述步骤(2)中，聚合物为pan、pvdf、tpu、pla中的任意一种，纺丝溶液中聚合物浓度为15.8wt％。
4.根据权利要求1所述的基于静电纺丝技术的钙钛矿纳米纤维荧光长丝的制备方法，其特征是：所述步骤(3)中，两金属针头注射速度均为2-4ml/h。
5.根据权利要求1所述的基于静电纺丝技术的钙钛矿纳米纤维荧光长丝的制备方法，其特征是：所述步骤(4)中，纺丝电压...
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