CN111413310A - 水分检测试纸及其制备方法、含水量的检测方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种水分检测试纸及其制备方法、含水量的检测方法。水分检测试纸包括：基材层，以及设置于所述基材层上的A₄BX₆型钙钛矿量子点；其中，A为一价阳离子，B为二价阳离子，X为一价阴离子。该水分检测试纸响应速度快，在数秒或者数十秒的时间下就可完成对环境中含水量的检测。

Description

水分检测试纸及其制备方法、含水量的检测方法

技术领域

本申请涉及检测领域，尤其涉及一种水分检测试纸及其制备方法、含水量的检测方法。

背景技术

很多领域都需要对含水量进行确定，例如，用于化学实验的手套箱的气体环境、用于存放精密仪器的房间的气体环境、有机溶剂等，因而对含水量的检测就会变得尤为重要。

提供一种快速的、可用于气体和液体的含水量检测工具对水分的定性、定量测定具有重要意义。

发明内容

针对上述技术问题，本申请的目的在于提供一种新型的携带方便，快速检测的、可用于气体环境和液体环境的水分检测试纸。

本申请一方面提供一种水分检测试纸，包括：基材层，以及设置于所述基材层上的A₄BX₆型钙钛矿量子点；其中，A为一价阳离子，B为二价阳离子，X为一价阴离子。

优选地，所述A为Cs⁺或Rb⁺中的至少一种，所述B为Pb²⁺、Ge²⁺或者Sn²⁺中的至少一种，所述X为Cl^-、Br^-或I^-中的至少一种。

优选地，所述A₄BX₆型钙钛矿量子点为Cs₄PbCl₆、Rb₄PbCl₆、Cs₄GeCl₆、Rb₄GeCl₆、Cs₄SnCl₆、Rb₄SnCl₆、Cs₄PbBr₆、Rb₄PbBr₆、Cs₄GeBr₆、Rb₄GeBr₆、Cs₄SnBr₆、Rb₄SnBr₆、Cs₄PbI₆、Rb₄PbI₆、Cs₄GeI₆、Rb₄GeI₆、Cs₄SnI₆、Rb₄SnI₆、Cs₄PbBr₃I₃、Rb₄PbBr₃I₃、Cs₄PbCl₃Br₃、Rb₄PbCl₃Br₃、Cs₄SnBr₃I₃、Rb₄SnBr₃I₃、Cs₄SnCl₃Br₃、Rb₄SnCl₃Br₃、Cs₄GeBr₃I₃、Rb₄GeBr₃I₃、Cs₄GeCl₃Br₃或者Rb₄GeCl₃Br₃。

优选地，所述A₄BX₆型钙钛矿量子点以涂覆层的状态设置在所述基材层的表面。

优选地，所述水分检测试纸还包括胶，所述胶用于粘合所述A₄BX₆型钙钛矿与所述基材层。

优选地，所述基材层为无纺布或者纸。

优选地，所述水分检测试纸还包括密封层，用于密封所述A₄BX₆型钙钛矿量子点。

优选地，所述水分检测试纸用于检测气体或者液体中的含水量。

本申请另一方面提供一种水分检测试纸的制备方法，其特征在于，包括步骤：

提供一基材；

在所述基材上设置A₄BX₆型钙钛矿量子点的溶液，其中，A为一价阳离子，B为二价阳离子，X为一价阴离子；

干燥后，制得水分检测试纸。

本申请另一方面提供一种含水量的检测方法，包括步骤：

将如上任一所述的水分检测试纸置于待检测环境中1～200秒后，测定所述水分检测试纸的荧光强度；

将荧光强度与水分检测试纸的含水量-荧光强度的标准表进行对照，确定所述待检测环境中的含水量。

有益效果：

1、本申请利用荧光强度非常低的Cs₄PbBr₆型钙钛矿量子点在遇水后生成荧光强度高的CsPbBr₃型钙钛矿量子点的原理，从而实现一种易于检测环境中的含水量的试纸。

2、该水分检测试纸响应速度快，在数秒或者数十秒的时间下就可完成对含水量的检测。

3、该水分检测试纸可用于气体或者液体中的含水量。

附图说明

图1为本申请一实施方式中水分检测试纸的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请的实施方式，对实施例中的技术方案进行详细地描述。应注意的是，该实施方式仅仅是部分方式，而不是全部。

如本文中表述例如“的至少一种(个)”当在要素列表之前或之后时修饰整个要素列表而不修饰列表的单独要素。如果未另外定义，说明书中的所有术语(包括技术和科学术语)可如本领域技术人员通常理解的那样定义。常用字典中定义的术语应被解释为与它们在相关领域的背景和本公开内容中的含义一致，并且不可以理想方式或者过宽地解释，除非清楚地定义。此外，除非明确地相反描述，措辞“包括”和措辞“包含”当用于本说明书中时表明存在所陈述的特征、区域、整体、步骤、操作、要素、和/或组分，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、区域、整体、步骤、操作、要素、组分、和/或其集合。因此，以上措辞将被理解为意味着包括所陈述的要素，但不排除任何其它要素。

如本文中使用的，术语“和/或”包括相关列举项目的一个或多个的任何和全部组合。术语“或”意味着“和/或”。

将理解，尽管术语第一、第二、第三等可在本文中用于描述各种元件、组分、区域、层和/或部分，但这些元件、组分、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。

如本文中使用的“约”或“大约”包括所陈述的值且意味着在如由本领域普通技术人员考虑到所讨论的测量和与具体量的测量有关的误差(即，测量系统的限制)而确定的对于具体值的可接受的偏差范围内。例如，“约”可意味着相对于所陈述的值的偏差在一种或多种标准偏差范围内，或者在±10％、±5％范围内。

在本申请一实施方式中，提供了一种水分检测试纸，水分检测试纸包括基材层和设置于所述基材层上的A₄BX₆型钙钛矿量子点。其中，A为一价阳离子，B为二价阳离子，X为一价阴离子。

其中，基材层可以为纸或者无纺布。在一个实施方式中，A₄BX₆型钙钛矿量子点以涂覆层的状态设置在所述基材层的表面。

A₄BX₆型钙钛矿量子点可以通过喷涂、刮涂、打印、浸渍等方式涂布在基材层上。例如，以浸渍方式在基材层制备涂覆层的方法包括：将基材层完全浸渍在含有A₄BX₆型钙钛矿量子点的溶液中，干燥基材层后，以在基材层的双面上均制备得到涂覆层；而如果将基材层的一面浸渍在A₄BX₆型钙钛矿量子点的溶液中，则可以在基材层的单面上均制备得到涂覆层。

另外，也可以将A₄BX₆型钙钛矿量子点分散溶解在胶液中，将含有A₄BX₆型钙钛矿量子点的胶液涂覆在试纸条上，胶液固化后形成胶，以此粘合A₄BX₆型钙钛矿量子点与基材层。当采用胶将A₄BX₆型钙钛矿量子点粘合在基材层时，由于胶具备较好的水汽阻隔性能，可以有效的抑制水分检测试纸在储存时被水汽破坏，其保质期非常长。然而，本申请的示例性实施方式不限于此，只要将A₄BX₆型钙钛矿设置于基材层上即可。

本申请中，通过利用A₄BX₆型钙钛矿量子点遇水生成ABX₃型钙钛矿量子点，荧光增加的原理来制备试纸。由于A₄BX₆型钙钛矿量子点的荧光强度非常低，基本可以忽略不计，但是当其在遇水后能在短时间内转换为荧光强度非常高的ABX₃型钙钛矿量子点。由于转换为ABX₃型钙钛矿量子点的数量与待检测环境中的含水量有直接关系，从而可以通过测量试纸的荧光强度，确定待检测环境中的含水量。

A₄BX₆型钙钛矿量子点中，A为Cs⁺或Rb⁺中的至少一种，B为Pb²⁺、Ge²⁺或者Sn²⁺中的至少一种，X为Cl^-、Br^-或I^-中的至少一种。

在本申请的一些示例性实施方式中，A₄BX₆型钙钛矿量子点包括Cs₄PbCl₆、Rb₄PbCl₆、Cs₄GeCl₆、Rb₄GeCl₆、Cs₄SnCl₆、Rb₄SnCl₆、Cs₄PbBr₆、Rb₄PbBr₆、Cs₄GeBr₆、Rb₄GeBr₆、Cs₄SnBr₆、Rb₄SnBr₆、Cs₄PbI₆、Rb₄PbI₆、Cs₄GeI₆、Rb₄GeI₆、Cs₄SnI₆、Rb₄SnI₆、Cs₄PbBr₃I₃、Rb₄PbBr₃I₃、Cs₄PbCl₃Br₃、Rb₄PbCl₃Br₃、Cs₄SnBr₃I₃、Rb₄SnBr₃I₃、Cs₄SnCl₃Br₃、Rb₄SnCl₃Br₃、Cs₄GeBr₃I₃、Rb₄GeBr₃I₃、Cs₄GeCl₃Br₃或者Rb₄GeCl₃Br₃中的一种。然而，本申请的示例性实施方式不限于此。

本申请中，水分检测试纸可用于检测气体或者液体中的含水量。

如图1所示，为本申请一实施方式中水分检测试纸100的结构示意图，水分检测试纸100包括基材层101和涂覆在基材层101上的A₄BX₆型钙钛矿量子点涂覆层102。

在一个实施方式中，基材层外还包覆有密封层，用于密封所述A₄BX₆型钙钛矿量子点，防止A₄BX₆型钙钛矿量子点与外界环境接触，导致因接触空气中水分而失效。即，当水分检测试纸在未使用时，密封层一直包覆在A₄BX₆型钙钛矿量子点的基材层上；而当需要检测环境中含水量时，将密封层从基材层之外去除。密封层可以为高分子材料层，优选为丙烯酸类聚合物、环氧类聚合物、乙烯聚合物等。

本申请一实施方式中，提供一种水分检测试纸的制备方法，包括步骤：提供一基材；在所述基材上设置A₄BX₆型钙钛矿量子点的溶液，其中，A为一价阳离子，B为二价阳离子，X为一价阴离子；干燥后，制得水分检测试纸。

用于本申请中的A₄BX₆型钙钛矿量子点可以采用常规方法制备。例如，A₄BX₆型钙钛矿量子点是通过第一前体与第二前体混合后加热获得的。

第一前体由Cs⁺或Rb⁺中的至少一种，与羧酸阴离子、碳酸阴离子或者卤素阴离子中的至少一种构成；第二前体由Pb²⁺、Ge²⁺或者Sn²⁺中的至少一种，与羧酸阴离子、氧离子或者卤素阴离子中的至少一种构成；第一前体和第二前体中的至少一种包含卤素阴离子。

在本申请的一具体实施方式中，第一前体包括油酸铯、油酸铷、CsCl、CsBr、Cs₂CO₃、RbCl或者RbBr中的至少一种，第二前体包括PbCl₂、PbI₂、PbBr₂、GeCl₂、GeI₂、GeBr₂、SnCl₂、SnI₂或者SnBr₂中的至少一种。然而，本申请的示例性实施方式不限于此。

在本申请另一具体实施方式中，A₄BX₆型钙钛矿量子点的制备步骤中还包括对所获得的A₄BX₆钙钛矿量子点进行纯化处理的步骤，以获得纯度高的钙钛矿量子点。这些纯化处理步骤是本领域的公知方法，这里不再赘述。

本申请一实施方式中，提供一种含水量的检测方法包括步骤：将上述的水分检测试纸置于待检测环境中1～200秒后，测定水分检测试纸的荧光强度；将荧光强度与水分检测试纸的含水量-荧光强度的标准表进行对照，确定所述待检测环境中的含水量。

本申请中，将水分检测试纸置于待检测环境中1～200秒后即检测到明显的荧光增强效果，且荧光强度在该短时间内可以基本维持不变。而如果将水分检测试纸长时间的置于待检测环境中，比如在大于200秒之后，水分检测试纸的荧光强度会缓慢下降，反而会导致检测的结果不准确。这种荧光强度的下降，可能是由于ABX₃型钙钛矿量子点和水进一步的副反应导致。但是由于ABX₃型钙钛矿量子点与水反应的速度远远小于A₄BX₆型钙钛矿量子点与水反应的速度，所以在1～200秒的短时间内该副反应对荧光强度的影响很小。

以下将参考实施例更详细地描述根据本申请的一些示例性实施方式的使用水分检测试纸的检测方法；然而，本申请的示例性实施方式不限于此。

实施例1：

如下表所示，首先制作空气环境中含水量-荧光强度的标准表，将水分检测试纸置于不同相对空气湿度值的环境中10秒后，检测其荧光强度。荧光强度通过F4500荧光光谱仪测得，设定光谱仪的激发光波长为450nm，光谱仪的激发端和发射端的狭缝宽度值均为5nm。

相对空气湿度(％)	荧光强度(a.u.)
		20	420
30	1301
		40	2302
50	3543
		60	4970
70	6014
		80	7200
90	8031

接着，将水分检测试纸放入待检测的气体环境中，10秒后测得试纸的荧光强度约为5000a.u.，查找上述含水量-荧光强度的标准表，可以确定待检测环境的相对湿度约为60％。

从实施例1中可以看到，水分检测试纸的检测过程非常简便，并且在几秒内就可完成待检测环境的相对空气湿度值。

此外，水分检测试纸也可以用于检测液体中的含水量，比如液体可以为常见的非极性有机溶剂，包括但是限于烷烃、烯烃、醇、羧酸、酯等。

在检测液体中的含水量时，与检测空气环境中的含水量的步骤类似。首先也需要制作液体环境中含水量-荧光强度的标准表(或者标准曲线)，再将水分检测试纸的部分或者全部置于待检测的液体中预定的时间后测试其荧光强度。将检测结果对照含水量-荧光强度的标准表，即可以得到待检测的液体中的含水量。

尽管发明人已经对本申请的技术方案做了较详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例作出修改和/或变通或者采用等同的替代方案是显然的，都不能脱离本申请精神的实质，本申请中出现的术语用于对本申请技术方案的阐述和理解，并不能构成对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种水分检测试纸，其特征在于，包括：

基材层，以及设置于所述基材层上的A₄BX₆型钙钛矿量子点；

其中，A为一价阳离子，B为二价阳离子，X为一价阴离子。

2.根据权利要求1所述的水分检测试纸，其特征在于，所述A为Cs⁺或Rb⁺中的至少一种，所述B为Pb²⁺、Ge²⁺或者Sn²⁺中的至少一种，所述X为Cl^-、Br^-或I^-中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的水分检测试纸，其特征在于，所述A₄BX₆型钙钛矿量子点为Cs₄PbCl₆、Rb₄PbCl₆、Cs₄GeCl₆、Rb₄GeCl₆、Cs₄SnCl₆、Rb₄SnCl₆、Cs₄PbBr₆、Rb₄PbBr₆、Cs₄GeBr₆、Rb₄GeBr₆、Cs₄SnBr₆、Rb₄SnBr₆、Cs₄PbI₆、Rb₄PbI₆、Cs₄GeI₆、Rb₄GeI₆、Cs₄SnI₆、Rb₄SnI₆、Cs₄PbBr₃I₃、Rb₄PbBr₃I₃、Cs₄PbCl₃Br₃、Rb₄PbCl₃Br₃、Cs₄SnBr₃I₃、Rb₄SnBr₃I₃、Cs₄SnCl₃Br₃、Rb₄SnCl₃Br₃、Cs₄GeBr₃I₃、Rb₄GeBr₃I₃、Cs₄GeCl₃Br₃或者Rb₄GeCl₃Br₃。

4.根据权利要求1所述的水分检测试纸，其特征在于，所述A₄BX₆型钙钛矿量子点以涂覆层的状态设置在所述基材层的表面。

5.根据权利要求1所述的水分检测试纸，其特征在于，所述水分检测试纸还包括胶，所述胶用于粘合所述A₄BX₆型钙钛矿与所述基材层。

6.根据权利要求1所述的水分检测试纸，其特征在于，所述基材层为无纺布或者纸。

7.根据权利要求1所述的水分检测试纸，其特征在于，所述水分检测试纸还包括密封层，用于密封所述A₄BX₆型钙钛矿量子点。

8.根据权利要求1所述的水分检测试纸，其特征在于，所述水分检测试纸用于检测气体或者液体中的含水量。

9.一种水分检测试纸的制备方法，其特征在于，包括步骤：

提供一基材；

在所述基材上设置A₄BX₆型钙钛矿量子点的溶液，其中，A为一价阳离子，B为二价阳离子，X为一价阴离子；

干燥后，制得水分检测试纸。

10.一种含水量的检测方法，其特征在于，包括步骤：

将权利要求1至8中任一所述的水分检测试纸置于待检测环境中1～200秒后，测定所述水分检测试纸的荧光强度；

将荧光强度与水分检测试纸的含水量-荧光强度的标准表进行对照，确定所述待检测环境中的含水量。

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