一种基于钙钛矿纳米晶阵列水敏纸的制备方法及其应用

本申请涉及一种基于钙钛矿纳米晶阵列水敏纸的制备方法及其应用，属于纳米材料应用领域。

背景技术：

1、近年来，钙钛矿纳米材料因其具有优良的光电性能引起人们关注及研究。钙钛矿纳米材料具有高的荧光量子效率(plqy)，宽的发射波长可调节范围、优良的光电传输性能、以及合成简单、成本低廉等优点，在光电器件、传感领域中具有良好的应用前景。

2、纸基作为载体，可以赋予钙钛矿更加广泛和便捷的应用，例如用来构建纸基传感器，以此来极大程度上缩短检测时间、开发用户友好的便携式传感器用于在线监测。但钙钛矿受环境影响巨大，稳定性较差，由于钙钛矿属于离子晶体，极性物质，比如水分子就可导致钙钛矿纳米晶发光效率下降甚至于完全猝灭，在湿度较大的环境中其发光效率也会迅速下降，和谁混合就会直接造成荧光的完全淬灭。所以稳定性一直是钙钛矿纳米晶体亟待解决的问题，也是限制其走向商用的最大阻碍。

3、为了提高钙钛矿在环境中的稳定性，掺杂、聚合物封装、二氧化硅(sio2)包裹等均有报道，其中sio2是钙钛矿led制备中常用的一种稳定钙钛矿的方式，通常将钙钛矿纳米晶嵌入由硅烷水解形成的sio2基质中，使获得的sio2包覆钙钛矿纳米晶在空气中可以保持长期的稳定性并具有高的荧光量子产率，也可提高对极性物质，例如对水分子的抵抗能力。

4、目前对于可以实现水分子含量检测的试纸有两种，一种是湿度检测试纸，其检测空气中的水蒸气的占比，即相对湿度。湿度检测试纸如果与液态水接触或者浸湿，则无法进行相对湿度的测量；一种是水敏纸，与水珠接触而变色，但是无法进一步反映液态水的含量。

技术实现思路

1、本申请的目的是为了弥补现有水含量检测方法的不足，提出了一种使用钙钛矿纳米晶荧光阵列来测定水含量的新方法。利用sio2包覆程度的差异，合成的钙钛矿纳米晶对不同含量水反应后荧光强度也不同，不同荧光强度的区域组成阵列，即可形成对不同水含量相应的“指纹图谱”。

2、根据本申请的一个方面，提供了一种基于钙钛矿纳米晶阵列水敏纸的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤1：配置含钙钛矿前驱体i的溶液a；

4、步骤2：配置含钙钛矿前驱体ii的溶液b；

5、步骤3：将3-氨基丙基三乙氧基硅烷加入到溶液b中，静置，得到溶液c；

6、步骤4：将溶液c滴于纸基表面，记为区域1，再将溶液a滴加到所述区域1上，得到sio2包覆的钙钛矿纳米晶；

7、步骤5：重复4次步骤1至4，分别得到区域2至5，区域2至5中所述3-氨基丙基三乙氧基硅烷的加入量不同和/或静置时间不同；

8、其中，所述钙钛矿前驱体i选自cs2co3或/和mabr；

9、所述钙钛矿前驱体ii选自pbbr2、pbi2、pbcl2中的至少一种。

10、可选地，所述溶液a中钙钛矿前驱体i的浓度为0.05～0.2mmol/l。

11、可选地，所述溶液a中钙钛矿前驱体i的浓度为0.05mmol/l、0.1mmol/l、0.15mmol/l、0.2mmol/l中的任意值或两值之间的范围值。

12、可选地，所述溶液b中钙钛矿前驱体ii的浓度为0.05～0.2mmol/l。

13、可选地，所述溶液b中钙钛矿前驱体ii的浓度为0.05mmol/l、0.1mmol/l、0.15mmol/l、0.2mmol/l中的任意值或两值之间的范围值。

14、可选地，所述溶液c中3-氨基丙基三乙氧基硅烷的体积分数为0％～10％。

15、可选地，所述溶液c中3-氨基丙基三乙氧基硅烷的体积分数为0％、3％、5％、7％、10％中的任意值或两值之间的范围值。

16、可选地，步骤3中，所述静置的时间为5min～12h。

17、可选地，步骤3中，所述静置的时间为5min、10min、20min、30min、40min、1h、2h、4h、6h、8h、10h、12min中的任意值或两值之间的范围值。

18、可选地，所述溶液a与溶液c的体积比为1:0.1～10。

19、可选地，所述溶液a与溶液c的体积比为1:0.1、1:1、1:3、1:5、1:7、1:9、1:10中的任意值或两值之间的范围值。

20、可选地，所述纸基选自滤纸、硝酸纤维素质膜、聚偏氟乙烯膜中的至少一种。

21、根据本申请的再一个方面，提供了一种根据上述制备方法得到的水敏纸在水分子含量检测中的应用。

22、本申请能产生的有益效果包括：

23、1)本申请所提供的制备方法，是一种新型、简单、快速、成本低廉的制备方法，且制备的阵列水敏纸对水分子的检测范围有所扩大，实验结果清晰直观。

24、2)本申请所提供的制备法方法，具有扩大了钙钛矿纳米晶的应用范围，为钙钛矿纳米晶在传感方面的应用提供了新的依据。

技术特征：

1.一种基于钙钛矿纳米晶阵列水敏纸的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶液a中钙钛矿前驱体i的浓度为0.05～0.2mmol/l。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶液b中钙钛矿前驱体ii的浓度为0.05～0.2mmol/l。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶液c中3-氨基丙基三乙氧基硅烷的体积分数为0％～10％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述静置的时间为5min～12h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶液a与溶液c的体积比为1:0.1～10。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纸基选自滤纸、硝酸纤维素质膜、聚偏氟乙烯膜中的至少一种。

8.一种根据权利要求1至7任意一种方法制备的水敏纸在水分子含量检测中的应用。

技术总结本申请公开了一种基于钙钛矿纳米晶阵列水敏纸的制备方法及其应用。利用SiO2包覆程度的差异，合成的钙钛矿纳米晶对不同含量水反应后荧光强度也不同，其中，所述钙钛矿前驱体I选自Cs2CO3或/和MABr；所述钙钛矿前驱体II选自PbBr2、PbI2、PbCl2中的至少一种，制得的钙钛矿纳米晶阵列水敏纸扩大了钙钛纳米晶的应用范围，且制备方法简单、快速、成本低廉。技术研发人员：冯亮,皇甫常欣受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/11