[发明专利]以PMMA为基底的量子点光纤纤芯材料及其制备和应用

权利要求书

1.一种光纤纤芯材料，其特征在于：所述光纤纤芯材料以聚甲基丙 烯酸甲酯为基底，以PbS或PbSe量子点为掺杂物，所述PbS或PbSe量 子点的掺杂方式为空间均匀掺杂，所述PbS或PbSe量子点的尺寸为 4nm-20nm，所述光纤纤芯材料中PbS或PbSe量子点的数密度为 1×10¹⁶-1×10¹⁹cm^-3；

所述的光纤纤芯材料的制备方法，包括如下工艺阶段：

(1)以偶氮二异丁腈为引发剂，使甲基丙烯酸甲酯先在75-85℃的温度 条件下强搅拌预聚合10-40分钟，在预聚合的聚甲基丙烯酸甲酯达到一定 的粘度后冷却至室温，然后控制在40-50℃的温度条件下聚合5-24小时， 得到聚甲基丙烯酸甲酯胶状体；

(2)将量子点数密度为3×10¹⁶-3×10²⁰cm^-3、尺寸在4-20nm之间的水相 PbS或PbSe量子点加入到所述聚甲基丙烯酸甲酯胶状体中，搅拌均匀使 聚甲基丙烯酸甲酯胶状体中量子点数密度为1×10¹⁶-1×10¹⁹cm^-3，然后将量 子点均匀分布的聚甲基丙烯酸甲酯胶状体再次于40-50℃的温度条件下 聚合48-72小时，即得所述光纤纤芯材料。

2.如权利要求1所述的光纤纤芯材料，其特征在于所述的水相PbS 量子点按照如下方法制备：

①分别将等体积等浓度的0.01-0.15mol/L的硫化钠溶液和硝酸铅溶 液加入到等体积等浓度的气溶胶正庚烷溶液中，搅拌均匀分别得到硫化钠 反束胶溶液和硝酸铅反束胶溶液；所述硫化钠溶液或硝酸铅溶液与气溶胶 正庚烷溶液的配比以硫化钠或硝酸铅与气溶胶正庚烷的摩尔比计为 0.01～3.25∶10；

②在搅拌下将硫化钠反束胶溶液缓慢加入到硝酸铅反束胶溶液中得 到红棕色液体，离心分离，所得沉淀用蒸馏水进行洗涤3-5次，最后将所 得产物PbS量子点置于水中，得到量子点数密度为3×10¹⁶-3×10²⁰cm^-3的 水相PbS量子点。

3.如权利要求1所述的光纤纤芯材料，其特征在于所述的水相PbSe 量子点按照如下方法制备：

a.在室温下用无水Na₂SO₃及硒粉配制0.1～0.5mol/L的Na₂SeSO₃溶液； 将Pb(CH₃COO)₂·3H₂O加入到水中制得0.06～0.24mol/L的溶液，并兑入柠檬 酸三钠溶液，控制醋酸铅与柠檬酸三钠的摩尔比为1～4∶80，同时调节此 溶液的pH值为9～11，从而得到醋酸铅溶液；然后按照Na₂SeSO₃∶ Pb(CH₃COO)₂的摩尔比为1∶1的比例在制得的醋酸铅溶液中加入 Na₂SeSO₃溶液配成电解液；

b.所述电解液在频率为80-120Hz、功率为50-100W的超声条件下， 以工作电流0.1-0.3mA电解5-15分钟；电解完成后将所得溶液离心分离， 所得沉淀用蒸馏水洗涤3-5次，最后将所得PbSe量子点置于水中，得到 量子点数密度为3×10¹⁶-3×10²⁰mL^-1的水相PbSe量子点。

4.一种如权利要求1所述的光纤纤芯材料在量子点光纤制备中的应 用，其特征在于所述的光纤通过如下方法制备：将所述的光纤纤芯材料加 热到150-185℃，使之变成凝胶状；以压差法将凝胶状的光纤纤芯材料灌 入石英毛细管中，制得所述的量子点光纤。

5.如权利要求4所述的应用，其特征在于所述的石英毛细管内径为 90-140微米。