纳米纤维素及纤维素衍生物基柔性荧光材料的制备及性能研究

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纤维素具有可再生、生物相容性、可生物降解及易化学修饰等性能。而有机/无机杂化钙钛矿材料因具有高载流子迁移率、光谱可调性、高光致发光量子产率等优点在光致发光器件展现出巨大的潜力。因此,利用纳米纤维素及纤维素衍生物、有机/无机杂化钙钛矿材料为基材,构建荧光柔性材料,可用于大面积照明和显示器件中。本文先后用流延成膜法和静电纺丝法将纤维素及其衍生物与有机/无机杂化钙钛矿复合,分别制备高效发光薄膜和具有偏振发光特性的柔性纳米纤维。(1)有机/无机杂化钙钛矿材料嵌入聚合物基质中可实现高效光致发光性能,并满足背光系统液晶显示技术的需求。本文先利用Michael加成法合成取代度为2.71的高取代氰乙基纤维素,并以其为基质,CH3NH3PbBr3为添加剂,N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,形成均一溶液,流延成膜。结果表明,随着CH3NH3PbBr3含量的增加,薄膜的荧光强度先增加后降低,并利用亚浓溶液理论解释其成膜过程中出现相分离现象的机理,以实现有机/无机杂化钙钛矿材料在聚合物基体中的精确控制(尺寸和空间分布)。(2)因有机/无机杂化钙钛矿材料与一般的聚合物基质复合时,存在热稳定性差的问题。本文先利用2,2’,6,6-四甲基哌啶-1-氧基催化氧化法制备纤维素纳米纤维,并将纤维素纳米纤维与CH3NH3PbBr3、聚偏氟乙烯复合制备高效荧光薄膜,薄膜的半峰宽约为25 nm,随着纳米纤维素纤维含量的增加,CH3NH3PbBr3结晶度逐渐降低,纳米纤维素衍射峰强度逐渐增强,薄膜的透光率略有下降,荧光强度先降低后增加。(3)现市场上常用的液晶显示器包含偏振片和背光源,构件复杂,产生能量损失。利用静电纺丝技术选择DMSO/THF(mDMSO:mTHF=4:1)作为双组份溶剂体系,CTA的浓度为8-10 wt%,注射速率为0.005-0.010 ml/min,静电纺丝机施加的正压为+25 kV,负压为-5 kV,滚筒的转速为1000 r/min-1500 r/min,制备三醋酸纤维素与CH3NH3PbBr3复合的偏振发光柔性纳米纤维。纳米纤维不仅具有一定的光致发光性和各向同性吸收,而且具有一定的偏振性,偏振度高达0.31,可成为实现大面积偏振发光的潜在功能材料。
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