一种柔性钙钛矿荧光传感器件的制备及其应用

本发明涉及罗丹明检测，具体涉及一种柔性钙钛矿荧光传感器件的制备及其应用。

背景技术：

1、随着经济的发展，人们对生活和生产的要求越来越高。这导致了许多有毒物质的发现，这些有毒物质被用于染料或食品添加剂中，以满足人们生活和生产的需要。在所有工业中，纺织印染工业是水污染的主要组成部分。严重的情况下，高含量的染料渣会阻止光线进入水中，影响水生植被的光合作用，减少氧气的产生，从而破坏自然生态系统。在市场上众多的颜色添加剂中，罗丹明6g(r6g)和罗丹明b(rhr)是非常难降解的纺织染料。接触r6g除了对视网膜神经节细胞造成严重损伤外，还会对皮肤、眼睛和呼吸道造成刺激。在更严重的情况下，r6g还被发现具有致癌性，影响人类和动物的生殖发育。因此，有必要开发一种快速简便的方法来检测r6g的存在。

2、全无机卤化物钙钛矿cspbx3(x＝cl，br，i)纳米晶(ncs)具有可调的禁带、窄的发射带、高的光致发光(pl)量子产率和低的缺陷形成能等优异的光学性能，被认为是很有前途的荧光传感器候选材料。利用cspbbr3的pl光致发光光谱与与罗丹明水溶液的吸收光谱有很好的重叠，满足荧光共振能量转移的前提，可以很方便的检测罗丹明。然而，cspbbr3的湿度和热不稳定性极大地限制了它的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的是为解决现有技术中存在的问题，提供了一种基于荧光共振能量转移的cspbbr3@ps柔性纤维纸荧光传感器及制备方法和在罗丹明检测中的应用。

2、为实习上述目的，本发明采用以下技术方案

3、一种柔性钙钛矿荧光传感器件的制备方法，包括以下步骤：(1)将n，n-二甲基甲酰胺放入瓶中，加入csbr和pbbr2粉末得到混合溶液；(2)将所述混合溶液在环境温度下搅拌溶解后，再加入稳定剂，得到新的混合溶液；(3)将新的混合溶液中加入聚合物固体颗粒并搅拌一段时间，得到前驱体溶液；(4)将所述前驱体溶液装入移液管中进行静电纺丝工艺，得到柔性纤维纸；(5)将柔性纤维纸置于烘箱中保温。

4、进一步地，步骤(1)中n，n-二甲基甲酰胺∶pbbr2∶csbr的摩尔比为240∶1∶1。

5、进一步地，步骤(2)中搅拌时间约为30分钟，环境温度为20℃。

6、进一步地，步骤(2)中，所述稳定剂为oa和oam，体积比为10∶3。

7、进一步地，步骤(2)中，oam与步骤(1)中的pbbr2的摩尔比为1.96。

8、进一步地，步骤(3)中聚合物固体颗粒为聚苯乙烯，n，n-二甲基甲酰胺与聚合物ps的质量比为10∶(1～4)。

9、进一步地，步骤(3)中搅拌时间为36小时。

10、进一步地，步骤(4)中，所述静电纺丝电压为15～30kv，接收距离为15～24cm。

11、进一步地，步骤(5)中，所述烘箱温度为50℃，保温时间为2小时。

12、根据上述的方法制备得到cspbbr3@ps柔性纤维纸。

13、一种利用柔性钙钛矿荧光传感器件检测罗丹明的方法：一种是将所述cspbbr3@ps柔性纤维纸放入待测溶液中进行pl，另一种是将待测溶液滴到柔性纤维纸上进行pl荧光寿命衰减测试。

14、本发明具有以下有益结果：本发明的一步静电纺丝法简单方便的制备了cspbbr3@ps柔性纤维纸，并且聚合物基体有效封装cspbbr3钙钛矿纳米晶体可以提高钙钛矿纳米晶的稳定性。cspbbr3@ps柔性纤维纸由于ps聚合物具有较高的透明度，因此具有优异的pl强度。cspbbr3@ps柔性纤维纸在室温环境(t＝25℃，rh＝40％)下的光致发光量子产率(plqy)高达66.3％。并且具有优异的热稳定性和水稳定性，在80℃退火3小时后cspbbr3@ps柔性纤维纸保持了大约50％的初始荧光量子产率和67％的pl强度。cspbbr3@ps柔性纤维纸的pl强度在水中浸泡10天后几乎没有明显变化，并且在浸泡一年后任然有明显的光致发光特性。基于cspbbr3@ps柔性纤维纸优异的光学性能和稳定性，对r6g和rhb水溶液的检测分别具有较高的fret值24.7％和21.4％。此外，r6g水溶液的最低检出限为0.005ppm。.

技术特征：

1.一种柔性钙钛矿荧光传感器，其特征在于，该传感器由一步静电纺丝法将cspbbr3纳米晶体原位封装到尺寸和空间分布高度均匀的ps聚合物纳米纤维中，利用cspbbr3与罗丹明之间的荧光共振能量转移，可以通过pl光谱或pl寿命衰减对罗丹明6g或罗丹明b的水溶液进行检测以及浓度识别。

2.一种制备如权利要求1所述柔性钙钛矿荧光传感器的的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备前驱体溶液；(2)使用前驱体溶液进行静电纺丝；(3)将静电纺丝得到的cspbbr3@ps柔性纤维纸进行保温，即得到柔性钙钛矿传感器。

3.如权利要求2所述柔性钙钛矿荧光传感器的的方法，其特征在于，步骤(1)制备前驱体溶液的具体方法为将csbr和pbbr2粉末溶于适量的n，n-二甲基甲酰胺中，搅拌30分钟后加入稳定剂oa和oam，再加入聚合物ps，搅拌36小时。

4.如权利要求3所述柔性钙钛矿荧光传感器的的方法，其特征在于，n，n-二甲基甲酰胺∶pbbr2∶csbr的摩尔比为240∶1∶1，oa和oam，体积比为10∶3，oam与pbbr2的摩尔比为1.96，n，n-二甲基甲酰胺与聚合物ps的质量比为10∶(1～4)。

5.如权利要求2所述柔性钙钛矿荧光传感器的的方法，其特征在于，步骤(2)静电纺丝的电压为15～30kv，接受距离为15～24cm。

6.如权利要求2所述柔性钙钛矿荧光传感器的的方法，其特征在于，步骤(3)烘箱温度为50℃，保温时间为2小时。

7.一种利用权利要求1所述柔性钙钛矿荧光传感器检测罗丹明的方法，其特征在于，将传感器置入装有罗丹明6g或罗丹明b的水溶液的比色皿中进行pl测试。

8.一种利用权利要求1所述柔性钙钛矿荧光传感器检测罗丹明的方法，其特征在于，在传感器上滴一滴罗丹明6g或罗丹明b的水溶液进行荧光寿命测试。

技术总结
本发明公开了一种柔性钙钛矿荧光传感器件的制备和应用，所述钙钛矿为CsPbBr<subgt;3</subgt;。本发明利用一步静电纺丝法将CsPbBr<subgt;3</subgt;纳米晶体原位封装到尺寸和空间分布高度均匀的PS聚合物纳米纤维中。由于CsPbBr<subgt;3</subgt;@PS柔性纤维纸优异的光学性能和稳定性，对罗丹明6G(R6G)和罗丹明B(RhB)水溶液的检测分别具有较高的荧光共振能量转移值，并且R6G水溶液的最低检出限达到了0.005ppm。

技术研发人员：张耀方,雷育琛,康卫民,颜禹,丁飞,邓南平,倪牮
受保护的技术使用者：天津工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15