CN111303861B - 天然植物纤维辅助构建的高圆二色发光膜材料及其构建方法 - Google Patents

天然植物纤维辅助构建的高圆二色发光膜材料及其构建方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种天然植物纤维辅助构建的高圆二色发光膜材料及其构建方法，属于纳米材料构建技术领域，将鸡蛋花花瓣浸泡在强碱溶液中，从而溶解掉细胞，留下纤维素，再将该花瓣浸泡在乙醇中，进一步去除其表面的色素，接着，将该花瓣平铺在石英片的表面，在半干的情况下，滴加量子点；然后在真空下干燥；从而，量子点进入花瓣纤维中。本发明所述天然植物纤维辅助构建高圆二色发光膜材料方法简单、原料廉价、产物产率高、可大规模制备，具有良好的应用前景。

Description

天然植物纤维辅助构建的高圆二色发光膜材料及其构建方法
技术领域
本发明涉及纳米材料构建技术领域，特别是涉及天然植物纤维辅助构建的高圆二色发光膜材料及其构建方法。
背景技术
手性现象在自然界当中非常广泛的存在，假如某个分子和它的镜像不能够完全重合，那么我们就称之为手性分子，即手性(Chirality)指的是镜像不对称现象。自然界中大都有对映异构的现象存在，往往对映异构体物理与化学性质是完全一样的，如熔点，沸点，溶解度等。但是在光学活性方面有差异。即：旋光性不同，对线性的偏振光偏振平面的旋转不同；另外一种是圆二色性(Circular Dichroism,简称为CD)，对左右圆边振光的吸收不同。
圆偏振发光(circularly polarized luminescence,CPL)是圆二色谱(Circulardichroism,CD)的发射类似物，它源于手性发色团体系的左手性和右手性圆偏振光的选择性发射。相比于CD对分子基态信息的研究，CPL主要用于研究手性分子激发态的结构信息，如手性材料的立体化学、构象以及三维结构信息等。具有优良圆偏振发光性能的手性化合物在发光二极管、3D信息显示、量子通讯、自旋电子学、信息存储、CPL激光、非线性光学、生物探针、手性传感等领域有着广泛的用途和应用前景。
目前，圆偏振发光的产生主要是通过偏振器对自然光的转化，但在转化过程中偏振片对入射光都有一定的吸收。另外，还有部分入射光的能量转化为热能或通过光散射而损失掉，结果降低了光的利用率。此外，各种偏振器结构复杂，造价昂贵在一定程度上限制了圆偏振发光的应用。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种天然植物纤维辅助构建的高圆二色发光膜材料及其构建方法，充分利用自然界中花瓣的天然手性，把其与CdSe量子点复合诱导CPL。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了天然植物纤维辅助构建高圆二色发光膜材料的方法，包括以下步骤：
(1)鸡蛋花进行洗涤，浸泡于碱溶液；
(2)浸泡完毕，洗涤，浸泡于弱氧化性溶液；
(3)浸泡完毕，洗涤，浸泡于有机溶剂；
(4)浸泡完毕，洗涤，切割鸡蛋花的花瓣，用石英片压片；
(5)CdSe量子点溶液浸润花瓣，干燥。
作为本发明的进一步改进，所述碱溶液为NaOH水溶液，浓度为80g/L。
作为本发明的进一步改进，步骤(1)中，浸泡时间为7天。
作为本发明的进一步改进，所述弱氧化性溶液为浓度3wt％的H2O2水溶液。
作为本发明的进一步改进，步骤(2)中，浸泡时间为22h。
作为本发明的进一步改进，所述有机溶剂为乙醇。
作为本发明的进一步改进，步骤(3)中，浸泡时间为6h。
作为本发明的进一步改进，步骤(4)中，所述石英片为2片，尺寸均为1cm*1cm，预先乙醇洗涤三次，晾干；
所述压片具体过程为：花瓣切割为1cm*1cm大小，放置于石英片中间，压紧。
作为本发明的进一步改进，所述CdSe量子点溶液浓度为0.5mg/mL，用量为8μL。
本发明还提供上述的天然植物纤维辅助构建高圆二色发光膜材料的方法制备的高圆二色发光膜材料。
本发明公开了以下技术效果：
本发明选取具有细密纤维的花瓣作为模板；首先，将花瓣进行预处理，用强碱溶液溶掉细胞，乙醇去除其表面色素，去掉花瓣的色素和水分后，仅留下纤维框架；然后，将具有高发光性能的半导体纳米晶嵌入到花瓣的纤维框架中，用纤维固有的手性螺旋结构诱导半导体纳米晶产生优良的圆二色发光性能。
本发明所述天然植物纤维辅助构建高圆二色发光膜材料方法简单、原料廉价、产物产率高、可大规模制备。
本发明构建方法经济环保，用天然物质为原料，易于实现和推广，具有良好的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为以花瓣纤维为框架构建的手性半导体薄膜的照片；
图2为以花瓣纤维为框架构建的手性半导体薄膜的SEM图；
图3为以花瓣纤维为框架构建的手性半导体薄膜的圆二色荧光发光强度图谱。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
实施例1
天然植物纤维辅助构建高圆二色发光膜材料的方法，包括以下步骤：
(1)配比8g(NaOH)/100mL(H2O)溶液100mL，用玻璃棒搅拌直至NaOH完全溶解；
(2)采摘盛开的鸡蛋花，用去离子水洗涤，然后放置在100mL NaOH溶液中浸泡7天，溶液变红，取出后用去离子水洗涤三遍；
(3)配比3％的H2O2溶液，把第二步的花瓣放置其中浸泡22h，取出后用去离子水洗涤三遍；
(4)准备100mL乙醇溶液,把第三步处理后的花瓣取出放至其中，浸泡6h，花瓣变透明；
(5)准备1cm*1cm石英片2片，用乙醇洗涤三遍，晾干；
(6)把第四步处理后的花瓣取出切割1cm*1cm大小，放置在第五步处理好的石英片中间，压紧；
(7)用移液枪滴加0.5mg/mL CdSe量子点溶液8微升，直至完全浸润花瓣；
(8)用封口胶沿两片石英片边缘缠绕，封装，然后40℃真空干燥。
对实施例1制备的手性半导体薄膜进行检测，图1为以花瓣纤维为框架构建的手性半导体薄膜的照片，图2为以花瓣纤维为框架构建的手性半导体薄膜的SEM图，图3为以花瓣纤维为框架构建的手性半导体薄膜的圆二色荧光发光强度图谱。
实施例2
天然植物纤维辅助构建高圆二色发光膜材料的方法，包括以下步骤：
(1)配比8g(KOH)/100mL(H2O)溶液100mL，用玻璃棒搅拌直至NaOH完全溶解；
(2)采摘盛开的鸡蛋花，用去离子水洗涤，然后放置在100mL NaOH溶液中浸泡7天，溶液变红，取出后用去离子水洗涤三遍；
(3)配比3％的H2O2溶液，把第二步的花瓣放置其中浸泡22h，取出后用去离子水洗涤三遍；
(4)准备100mL丙酮溶液,把第三步处理后的花瓣取出放至其中，浸泡6h，花瓣变透明；
(5)准备1cm*1cm石英片2片，用乙醇洗涤三遍，晾干；
(6)把第四步处理后的花瓣取出切割1cm*1cm大小，放置在第五步处理好的石英片中间，压紧；
(7)用移液枪滴加0.5mg/mL CdSe量子点溶液8微升，直至完全浸润花瓣；
(8)用封口胶沿两片石英片边缘缠绕，封装，然后40℃真空干燥。
实施例3
天然植物纤维辅助构建高圆二色发光膜材料的方法，包括以下步骤：
(1)配比7g(NaOH)/100mL(H2O)溶液50mL，用玻璃棒搅拌直至NaOH完全溶解；
(2)采摘盛开的鸡蛋花，用去离子水洗涤，然后放置在50mL NaOH溶液中浸泡8天，溶液变红，取出后用去离子水洗涤三遍；
(3)配比2.8％的H2O2溶液，把第二步的花瓣放置其中浸泡23h，取出后用去离子水洗涤三遍；
(4)准备50mL乙醇溶液,把第三步处理后的花瓣取出放至其中，浸泡6h，花瓣变透明；
(5)准备1cm*1cm石英片2片，用乙醇洗涤三遍，晾干；
(6)把第四步处理后的花瓣取出切割1cm*1cm大小，放置在第五步处理好的石英片中间，压紧；
(7)用移液枪滴加0.5mg/mL CdSe量子点溶液8微升，直至完全浸润花瓣；
(8)用封口胶沿两片石英片边缘缠绕，封装，然后45℃真空干燥。
实施例4
天然植物纤维辅助构建高圆二色发光膜材料的方法，包括以下步骤：
(1)配比8g(NaOH)/100mL(H2O)溶液100mL，用玻璃棒搅拌直至NaOH完全溶解；
(2)采摘盛开的鸡蛋花，用去离子水洗涤，然后放置在100mL NaOH溶液中浸泡7天，溶液变红，取出后用去离子水洗涤三遍；
(3)配比3％的H2O2溶液，把第二步的花瓣放置其中浸泡22h，取出后用去离子水洗涤三遍；
(4)准备100mL乙醇溶液,把第三步处理后的花瓣取出放至其中，浸泡6h，花瓣变透明；
(5)准备1cm*1cm石英片2片，用乙醇洗涤三遍，晾干；
(6)把第四步处理后的花瓣取出切割1cm*1cm大小，放置在第五步处理好的石英片中间，压紧；
(7)用移液枪滴加0.6mg/mL CdSe量子点溶液8微升，直至完全浸润花瓣；
(8)用封口胶沿两片石英片边缘缠绕，封装，然后35℃真空干燥。
应用例1
以本发明实施例1中制备的天然植物纤维辅助构建的高圆二色发光膜材料为发光层制作的有机发光二极管器件进行性能评价。
对所制作的有机发光二极管施加直流电流，使用Spectrascan PR670亮度计来评价发光性能；使用电脑控制的Keithley 2400数字源表测量电流-电压特性。所述有机发光二极管的发光性质是在外加直流电压变化的情况下进行测定的。
所制作的有机电致发光器件的CIE色坐标值为(0.52，0.47)，外量子效率为12.35％，电流效率为30.24Cd/A，功率效率为23.68lm/W。
应用例2
以本发明实施例3中制备的天然植物纤维辅助构建的高圆二色发光膜材料为发光层制作的有机发光二极管器件进行性能评价。
对所制作的有机发光二极管施加直流电流，使用Spectrascan PR670亮度计来评价发光性能；使用电脑控制的Keithley 2400数字源表测量电流-电压特性。所述有机发光二极管的发光性质是在外加直流电压变化的情况下进行测定的。
所制作的有机电致发光器件的CIE色坐标值为(0.52，0.47)，外量子效率为12.12％，电流效率为30.14Cd/A，功率效率为23.28lm/W。
本发明天然植物纤维辅助构建的高圆二色发光膜材料除了可用于本应用例中的发光层中的掺杂客体，还可应用于发光主体层等；还可应用于荧光材料和磷光材料的各种有机发光二极管中；进而，除了平板显示等成像的用途外，还可应用于3D信息显示、量子通讯、自旋电子学、信息存储、CPL激光、非线性光学、生物探针、手性传感等领域。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.天然植物纤维辅助构建高圆二色发光膜材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)鸡蛋花进行洗涤，浸泡于碱溶液；
(2)浸泡完毕，洗涤，浸泡于弱氧化性溶液；
(3)浸泡完毕，洗涤，浸泡于有机溶剂；
(4)浸泡完毕，洗涤，切割鸡蛋花的花瓣，用石英片压片；
(5)CdSe量子点溶液浸润花瓣，干燥；
所述碱溶液为NaOH水溶液，浓度为80g/L。
2.根据权利要求1所述的天然植物纤维辅助构建高圆二色发光膜材料的方法，其特征在于，步骤(1)中，浸泡时间为7天。
3.根据权利要求1所述的天然植物纤维辅助构建高圆二色发光膜材料的方法，其特征在于，所述弱氧化性溶液为浓度3wt％的H2O2水溶液。
4.根据权利要求3所述的天然植物纤维辅助构建高圆二色发光膜材料的方法，其特征在于，步骤(2)中，浸泡时间为22h。
5.根据权利要求1所述的天然植物纤维辅助构建高圆二色发光膜材料的方法，其特征在于，所述有机溶剂为乙醇。
6.根据权利要求5所述的天然植物纤维辅助构建高圆二色发光膜材料的方法，其特征在于，步骤(3)中，浸泡时间为6h。
7.根据权利要求1所述的天然植物纤维辅助构建高圆二色发光膜材料的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述石英片为2片，尺寸均为1cm*1cm，预先乙醇洗涤三次，晾干；
所述压片具体过程为：花瓣切割为1cm*1cm大小，放置于石英片中间，压紧。
8.根据权利要求7所述的天然植物纤维辅助构建高圆二色发光膜材料的方法，其特征在于，所述CdSe量子点溶液浓度为0.5mg/mL，用量为8μL。
9.如权利要求1-8任一项所述的天然植物纤维辅助构建高圆二色发光膜材料的方法制备的高圆二色发光膜材料。
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