关键词：
无机钙钛矿量子点
表面修饰
纳米纤维
荧光检测
摘要：
钙钛矿是一类新兴的半导体材料,其在第三代太阳能电池、发光、X射线探测等领域有着重大应用前景。钙钛矿量子点具有突出的光学特性,例如,极高的量子产率,可调谐发射和非常窄的半峰宽度等,目前可广泛应用于荧光检测、医学分析等领域。罗丹明B由于其良好的稳定性、较高的性价比等特点,广泛应用在食品染色、有色玻璃、激光材料等方面,随着工业排放,其广泛存在于工业废水中,对人类的健康和生态环境造成了严重的危害。传统的检测方法操作方法繁琐、成本较高、灵敏度较低。基于量子点的荧光检测方法具有操作简便、检测限低、选择性好等优势,目前已被应用在监测各类目标物。钙钛矿量子点的发光效率比传统的量子点更高,而且它的荧光半峰宽也更窄,而且还能够通过改变成分来调控其荧光发射峰,因此,它在荧光检测方面拥有显著的优势。但是钙钛矿量子点具有较强的离子特性,在水等极性溶剂中容易结构畸变、降解而导致荧光淬灭,这限制了其在水溶液中荧光检测的应用。因此,研究如何通过表面改性、成分调控得到稳定性高、发光峰位可调的钙钛矿量子点,对拓展其在荧光检测应用的领域具有重要的意义。本文选用配体辅助再沉淀法合成了全无机钙钛矿量子点,并采用不同硅源对合成的钙钛矿量子点进行表面改性,使其可稳定地分散在极性溶剂之中。通过改变合成温度、卤素比例方法,调控其荧光性能。采用静电纺丝方法实现了聚合物对钙钛矿量子点的封装,聚合物赋予了量子点疏水、柔软的特性,含钙钛矿量子点的纳米纤维膜灵敏地检测了水溶液中罗丹明B含量,此方法具有选择性好、检测限低、可循环利用等特点。主要研究内容如下:（1）采用配体辅助重沉淀的方法,以油酸和油胺为配体,合成了钙钛矿CsPbBr3量子点,分别以3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）,正硅酸四乙酯（TEOS）、四甲氧基硅烷（TMOS）作为硅源,合成CsPbBr3@Si O2复合量子点。运用多种表征手段研究其形貌特征、荧光性能,确定最佳硅源TMOS,通过其进行表面改性,得到了高稳定性的复合量子点,它的荧光量子产率为85.5%氧化硅包膜量子点在水,氧和极性溶剂中都有很好的稳定性,而且在紫外光线中也能很好地保持稳定性,在紫外光线照射2个月后仍能保持63.50%的初始荧光强度。（2）以TMOS为硅源,通过改变合成温度在0℃～40℃范围内低温合成CsPbBr3@Si O2,以及通过改变卤素Cl、Br等比例合成Cs Pb X3@Si O2,实现了对钙钛矿量子点发光峰的调控,运用表征方法对其进行性能分析。控温合成的复合CsPbBr3@Si O2量子点在温度为0℃～40℃时,发光峰位置调控在476 nm～533 nm之间;通过改变卤素比例合成复合量子点时,当Cl元素占比为0%～100%时,发光峰位置从520 nm逐渐蓝移至400 nm。实现了发光从绿光区域到蓝光区域的调控,合成的Cs Pb X3@Si O2可稳定分散在水中,具有良好的稳定性。（3）通过静电纺丝的方法实现聚偏氟乙烯（Poly vinylidene fluoride）,PVDF)对Cs Pb X3的聚合物包膜保护,PVDF抑制了QDs的聚集。Cs Pb X3/PVDF纤维的发光峰位可以通过调节Cs Pb X3 QDs的成分或发光带隙来实现,其中Cs Pb Cl3/PVDF纤维膜发光峰在429 nm、而CsPbBr3/PVDF纤维膜发光峰在520nm。制备的CsPbBr3/PVDF的荧光量子产率高达78.20%。由于PVDF赋予了钙钛矿量子点的疏水性,合成的CsPbBr3/PVDF复合结构的荧光峰值强度在水浸泡20天后仍然保持在初始强度的78%以上。通过静电纺丝Cs Pb X3/PVDF纳米纤维膜可实现对罗丹明B的低浓度、可选择性检测,当罗丹明B的浓度在1～5μg/m L时,纤维膜和罗丹明B的荧光强度呈现线性变化,拟合度高,且纤维膜作为荧光检测材料耐久性好,可回收利用,在水洗循环10次后,仍可保持初始荧光值的62%,显示了其在荧光检测应用方面的巨大潜力。
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