一种核壳结构的白光纳米纤维、制备方法及应用

本发明属于材料制备及应用，涉及一种白光纳米纤维、制备方法及应用。

背景技术：

1、柔性显示技术的飞速发展，极大地促进了荧光材料的发展，传统led的荧光转换层是由荧光粉和有机树脂组成的，荧光粉的分散不均匀和树脂基体的散热不良严重影响了led的器件性能。此外，led的刚性结构进一步限制了其作为柔性可穿戴设备的应用（参见文献:j. mater. chem. c, 2021, 9, 5036–5054）。纳米纤维是一种理想的载体，可以控制供体和受体之间的空间距离，抑制过量的能量转移，通过在静电纺丝溶液中掺杂常用的有机荧光材料主要是掺杂有机荧光小分子、共轭聚合物、稀土化合物或量子点，可以快速获得结构稳定、比表面积高的荧光纳米纤维，独特的纳米结构和柔性使其在光电器件、荧光显示领域显示出广阔的应用前景（参见文献:adv. funct. mater. 2022, 32, 2109240.）。对于白光的获得，通过将黄光、橙光和红光纳米纤维混合，可以调节出复合白光纤维薄膜（参见文献：dyes and pigments .2019,160，501–508）。但是，由于给体和受体之间的过度能量转移，在单根柔性纳米纤维上获得均匀白光仍然面临巨大挑战。

技术实现思路

1、本发明针对现有单轴静电纺纳米纤维难以获得均匀白光的不足，提供一种具有柔软、发光均匀特性的核壳结构的白光纳米纤维、制备方法及应用。

2、实现本发明目的的技术方案是提供一种核壳结构的白光纳米纤维的制备方法，包括以下步骤:

3、（1）以有机发光染料苯并苝为给体，四氟对苯二腈为受体，按物质的量之比为1:2~1:5，将苯并苝和四氟对苯二腈加入到质量比为8:6~8:4的四氢呋喃和n,n-二甲基甲酰胺的混合溶剂中，再加入占溶液质量20~25 wt%的聚氨酯（pu），得到内核纺丝液；

4、（2）将苯并苝加入到质量比为8:6~8:4的四氢呋喃和n,n-二甲基甲酰胺的混合溶液中，再加入占溶液质量20~25 wt%的聚氨酯，苯并苝的质量为聚氨酯的0.5～1.0 wt%，得到外壳纺丝液；

5、（3）将步骤（1）、（2）制备得到的内核纺丝液和外壳纺丝液分别吸入到注射器中，采用同轴静电纺丝工艺，在接收板上得到核壳结构的白光纳米纤维。

6、本发明所述的同轴静电纺丝工艺，内、外同轴纺丝喷头的直径分别为22g和17g；内核纺丝液、外壳纺丝液的注射器推进速度分别为0.3~0.5 ml/h和0.8~1.0 ml/h，接收距离为12~15 cm；静电纺丝电压为15~18 kv，温度为25~30 ℃，湿度为40~50%。

7、本发明技术方案包括按上述制备方法得到的一种核壳结构的白光纳米纤维。

8、核壳结构的白光纳米纤维，其外壳纳米纤维直径为0.5~1.0 µm，内核纳米纤维直径为190~200 nm，色度坐标为（0.333，0.349）。

9、本发明提供一种核壳结构的白光纳米纤维的应用，将其用于荧光显示、荧光照明、荧光防伪和荧光传感领域。

10、本发明采用同轴静电纺工艺，将有机发光染料给体苯并苝、受体材料四氟对苯二腈掺杂入内核pu纳米纤维，发橙光，将有机发光染料苯并苝掺杂入外壳pu纳米纤维，发蓝光；由于核壳结构在空间上隔离了外壳纳米纤维的给体和内核纳米纤维的受体，抑制了给体到受体的进一步能量转移。因此，通过橙光和蓝光的复合，得到了单根白光的pu纳米纤维，色度坐标为（0.333，0.349），具有柔软、发光均匀等特性。

11、与现代技术相比，本发明的有益效果在于:

12、1.本发明采用有机发光染料苯并苝给体和受体材料四氟对苯二腈，通过同轴静电纺丝工艺，将内核橙光和外壳蓝光复合，得到了单根均匀白光纳米纤维，拓宽了单根白光纳米纤维的获得方法，获得了均匀白光的柔性纳米纤维材料。

13、2.本发明制备的一种白光纳米纤维，色度坐标为（0.333，0.349），具有柔软、发光均匀等特性，可用于荧光显示、荧光照明、荧光防伪和荧光传感等领域。

技术特征：

1.一种核壳结构的白光纳米纤维的制备方法，其特征在于包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种核壳结构的白光纳米纤维的制备方法，其特征在于：所述的同轴静电纺丝工艺，内、外同轴纺丝喷头的直径分别为22g和17g；内核纺丝液、外壳纺丝液的注射器推进速度分别为0.3~0.5 ml/h和0.8~1.0 ml/h，接收距离为12~15 cm；静电纺丝电压为15~18 kv，温度为25~30 ℃，湿度为40~50%。

3.按权利要求1或2所述制备方法得到的一种核壳结构的白光纳米纤维。

4.根据权利要求3所述的一种核壳结构的白光纳米纤维，其特征在于：外壳纳米纤维直径为0.5~1.0 µm，内核纳米纤维直径为190~200 nm，色度坐标为（0.333，0.349）。

5.权利要求3所述的一种核壳结构的白光纳米纤维的应用，其特征在于:用于荧光显示、荧光照明、荧光防伪和荧光传感领域。

技术总结
本发明涉及一种核壳结构的白光纳米纤维、制备方法及应用。将一定比例的有机发光染料给体与受体材料加入聚合物溶液，得到内核纺丝液；将一定浓度的相同有机发光染料加入聚合物溶液，得到外壳纺丝液；采用同轴静电纺丝工艺，内核纳米纤维中能形成橙光基激复合合物，外壳纳米纤维中可发出蓝光，从而制备得到核壳结构的复合白光纳米纤维，其CIE色度坐标为（0.333，0.349），且具有发光均匀、柔软的特点；同时，由于纳米纤维具有核壳结构，在空间上隔离了外壳中的有机发光染料给体和内核的受体，避免了过度的能量转移导致的荧光淬灭，得到的白光纤维发光性能优异，可用于荧光显示、荧光照明、荧光防伪和荧光传感等领域。

技术研发人员：郑敏,蒋海涛
受保护的技术使用者：苏州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24