[發(fā)明專利]一種包裹鈣鈦礦量子點(diǎn)的纖維、制備方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110248365.6
• 申請(qǐng)日: 2021-03-08
• 公開（公告）號(hào): CN112921436B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙遠(yuǎn)錦;余筠如;商珞然;王月桐;池俊杰;郭佳慧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京鼓樓醫(yī)院
• 主分類號(hào): D01F6/48
• 分類號(hào): D01F6/48;D01F1/10;D01D5/04;C09K11/02;C09K11/66
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 王楠

本發(fā)明提供一種包裹鈣鈦礦量子點(diǎn)的纖維、制備方法及裝置，所述包裹鈣鈦礦量子點(diǎn)纖維為聚合物纖維，內(nèi)部包裹鈣鈦礦量子點(diǎn)，發(fā)射熒光波長(zhǎng)范圍為390?760?nm，纖維直徑為50?500μm，長(zhǎng)度為1cm至幾百米；所述制備方法為：基于水動(dòng)力學(xué)作用，利用兩類鹵化物溶液反應(yīng)后溶劑揮發(fā)析出鈣鈦礦量子點(diǎn)以及聚合物溶液快速相轉(zhuǎn)化特性，設(shè)計(jì)微流控裝置，生成內(nèi)部包裹鈣鈦礦量子點(diǎn)的聚合物纖維，并可調(diào)節(jié)各相流體流速、控制所述纖維的熒光波長(zhǎng)，生成不同熒光、不同尺寸的纖維。本發(fā)明的制備方法操作簡(jiǎn)單、成本較低、實(shí)驗(yàn)可重復(fù)性強(qiáng)，可以在較低環(huán)境要求下生成鈣鈦礦量子點(diǎn)復(fù)合材料；所制備的纖維結(jié)構(gòu)均勻，尺寸可控，可作為熒光材料，應(yīng)用前景廣闊。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新型材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種包裹鈣鈦礦量子點(diǎn)的纖維、制備方法及裝置。

背景技術(shù)

鈣鈦礦是為了紀(jì)念俄羅斯地質(zhì)學(xué)家Preosvik而得名，是一類分子通式為ABO₃的陶瓷氧化物，是具有獨(dú)特物理和化學(xué)性質(zhì)的新型無機(jī)非金屬材料。微觀結(jié)構(gòu)中，A位離子通常是稀土或者堿土離子，離子半徑較大，與12個(gè)氧配位形成最密立方堆積，主要起穩(wěn)定鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的作用；B位一般為過渡元素（如Mn、Co、Fe等）離子，半徑較小，它與6個(gè)氧配位占據(jù)立方密堆積中的八面體中心，多變的價(jià)態(tài)使其通常成為決定鈣鈦礦結(jié)構(gòu)類型材料很多性質(zhì)的主要組成部分。除氧配位外，有類似鈣鈦礦結(jié)構(gòu)類型的化合物由于其穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)、獨(dú)特的電磁性能及很高的氧化還原、電催化等活性，可被應(yīng)用在固體燃料電池、固體電解質(zhì)、傳感器、高溫加熱材料、固體電阻器及替代貴金屬的氧化還原催化劑等諸多場(chǎng)景，在物理、化學(xué)、能源和材料等領(lǐng)域具有很大的開發(fā)潛力。

量子點(diǎn)是一種重要的半導(dǎo)體材料，直徑通常在2-20?nm之間。常見的量子點(diǎn)由IV、II-VI，IV-VI或III-V元素組成，例如硅量子點(diǎn)、鍺量子點(diǎn)、硫化鎘量子點(diǎn)、硒化鎘量子點(diǎn)、碲化鎘量子點(diǎn)、硒化鋅量子點(diǎn)、硫化鉛量子點(diǎn)、硒化鉛量子點(diǎn)、磷化銦量子點(diǎn)和砷化銦量子點(diǎn)等。通過施加一定的電場(chǎng)或者光壓，它們便會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)的光，并且其波長(zhǎng)會(huì)隨著材料尺寸的改變而改變，因此能夠通過調(diào)節(jié)量子點(diǎn)的尺寸來調(diào)節(jié)其發(fā)出光的顏色。

傳統(tǒng)的量子點(diǎn)材料往往存在發(fā)射譜較寬，量子產(chǎn)率低，發(fā)光位置不穩(wěn)定等不足，相比之下，新型鈣鈦礦量子點(diǎn)具有量子產(chǎn)率高，單分散性高，發(fā)射光譜可調(diào)，制備成本低等優(yōu)勢(shì)，在發(fā)光二極管、光電探測(cè)器、太陽能電池等器件上有著廣泛的應(yīng)用前景。目前已經(jīng)開發(fā)出包括熱注入法、過飽和結(jié)晶法、微波法、離子交換法等等制備方法來制備鈣鈦礦量子點(diǎn)。盡管已經(jīng)有許多成功案例，這些制備方法不僅在材料選擇和環(huán)境要求上比較嚴(yán)苛，制備出的鈣鈦礦量子點(diǎn)仍然面臨穩(wěn)定性差、易氧化、在水溶液中易失活等不足。因此將制備出的量子點(diǎn)包裹在聚合物中成為了改進(jìn)鈣鈦礦量子點(diǎn)在應(yīng)用時(shí)穩(wěn)定性的思路。

微流控技術(shù)可以在微尺度上精確操控多種流體，具有裝置體積小、集成度高，液體流動(dòng)高度可控，原料消耗量少等優(yōu)點(diǎn)。由于在微流控通道中流體能夠進(jìn)行混合反應(yīng)，微流控通道也成為了多種化合物高效合成的場(chǎng)所。此外，基于不同結(jié)構(gòu)的微流控裝置，各種形狀、結(jié)構(gòu)的功能性材料能夠得到可控制備，同時(shí)不同性質(zhì)的化學(xué)、生物樣品也能夠在此基礎(chǔ)上得到封裝。迄今為止，不同種類的微流控裝置和基于這些裝置制備所得的不同微載體已經(jīng)在基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、組合化學(xué)、藥物篩選和緩釋、細(xì)胞培養(yǎng)以及臨床診斷領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。除此之外，利用微流控技術(shù)，進(jìn)一步通過改變微通道構(gòu)造并控制各相流體，已經(jīng)能夠連續(xù)制備不同形貌的纖維，成為纖維制備的一種新興、高效、可控的方法?；诖?，本發(fā)明提出一種通過微流控技術(shù)制備包裹鈣鈦礦量子點(diǎn)的纖維的方法及裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種包裹鈣鈦礦量子點(diǎn)的纖維的制備方法，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦量子點(diǎn)的制備并將其包裹在聚合物中，解決了傳統(tǒng)鈣鈦礦量子點(diǎn)制備方法要求高、產(chǎn)物穩(wěn)定性差、易氧化等問題；

本發(fā)明的第二目的是提供一種包裹鈣鈦礦量子點(diǎn)的纖維；

本發(fā)明的第三目的是提供一種包裹鈣鈦礦量子點(diǎn)的纖維的制備裝置。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：