[发明专利]一种包裹钙钛矿量子点的螺旋形纤维、制备方法及装置

说明书

本发明提供一种包裹钙钛矿量子点的螺旋形纤维、制备方法及装置，所述钙钛矿量子点纤维外部为聚合物纤维，内部包裹有钙钛矿量子点，制备方法为：基于水动力学作用，利用钙钛矿量子点前驱液反应后溶剂挥发析出钙钛矿量子点以及聚合物溶液快速相转化的特性，设计微流控装置，生成内部包裹钙钛矿量子点的螺旋形聚合物纤维，并可调节各相流体流速、控制所述纤维的荧光波长，生成不同荧光、不同直径、不同螺旋尺寸的纤维。本发明的制备方法操作简单、成本低、实验可重复性强，可以在较低环境要求下生成钙钛矿量子点复合材料，所制备的纤维具有三维立体的螺旋形貌，结构均匀，尺寸可控，可作为发光材料，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于新型材料技术领域，具体涉及一种包裹钙钛矿量子点的螺旋形纤维、制备方法及装置。

背景技术

螺旋结构作为自然界中非常普遍的一种形状，能够在较为有限的空间中获得较多表面积的释放，可以实现空间的最大利用。螺旋结构的纤维在多个领域得到了广泛的应用，包括微电子学、催化反应、生物传感等等，因此螺旋形纤维受到广泛的关注。

钙钛矿是具有独特物理和化学性质的新型无机非金属材料，钙钛矿结构类型的化合物由于具有稳定的晶体结构、独特的电磁性能及很高的氧化还原、电催化等活性，可被应用在固体燃料电池、固体电解质、传感器、高温加热材料、固体电阻器及替代贵金属的氧化还原催化剂等诸多领域，在物理、化学、能源和材料等领域具有很大的开发潜力。

量子点是一种直径在2-20nm之间的重要半导体材料。常见的量子点如硅量子点、锗量子点、硫化镉量子点、硒化镉量子点、碲化镉量子点、硒化锌量子点、硫化铅量子点、硒化铅量子点、磷化铟量子点和砷化铟量子点等，能够在一定的电场或者光压激发下发出特定波长的光，并且波长会随着材料尺寸的改变而改变，因此能够通过调节量子点的尺寸来调节其发出光的颜色。

相较于传统的量子点材料发射谱较宽、量子产率低、发光位置不稳定等不足，新型的钙钛矿量子点具有量子产率高，单分散性高，发射光谱可调，制备成本低等优势，在发光二极管、光电探测器、太阳能电池等器件上有广泛的应用前景。目前已经开发出包括热注入法、过饱和结晶法、微波法、离子交换法等等制备方法来制备钙钛矿量子点。尽管已经有许多成功案例，这些制备方法不仅在材料选择和环境要求上比较严苛，制备出的钙钛矿量子点仍然面临稳定性差、易氧化、在水溶液中易失活。因此将制备出的量子点包裹在聚合物中成为了主流的改进钙钛矿量子点性能的思路。

微流控技术由于可以在微尺度上精确操控多种流体，具有装置体积小、集成度高，液体流动高度可控，原料消耗量少等优点。由于在微流控通道中流体能够进行混合反应，微流控通道也成为了多种化合物高效合成的场所。利用微流控技术的微通道装置，能够可控地制备各种形状、结构的功能性载体、还可以实现不同性质的化学、生物样品的封装，已经在基因组学、蛋白质组学、组合化学、药物筛选和缓释、细胞培养以及临床诊断领域得到广泛的应用。因此，本发明提出一种包裹钙钛矿量子点的螺旋形纤维、制备方法及装置，以期连续制备具有稳定螺旋形貌并包裹有钙钛矿量子点的纤维。

发明内容

本发明的第一目的是针对现有技术的不足，提供一种包裹钙钛矿量子点的螺旋形纤维的制备方法；

本发明的第二目的是提供一种包裹钙钛矿量子点的螺旋形纤维；

本发明的第三目的是提供一种包裹钙钛矿量子点的螺旋形纤维的制备装置。

本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种包裹钙钛矿量子点的螺旋形纤维的制备方法，通过微流控方法制备，包括以下步骤：

S1、搭建微流控装置

取若干根毛细管，制备形成毛细管阵列、反应管、分散管和外相管各一组，将毛细管阵列连接反应管的一端，并嵌套在反应管内；反应管的另一端连接分散管的一端，并嵌套在分散管内；分散管的另一端嵌套在外相管内，微流控装置搭建完成；

S2、包裹钙钛矿量子点的螺旋形纤维的制备