阅读说明：本技术 含水量检测试剂及检测液体中含水量的方法 (Water content detection reagent and method for detecting water content in liquid ) 是由 王允军 翟伟 于 2020-04-24 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种含水量检测试剂及检测液体中含水量的方法。含水量检测试剂,包括：有机溶剂；A<Sub>4</Sub>BX<Sub>6</Sub>型钙钛矿量子点,分散于所述有机溶剂中,其中,A为一价阳离子,B为二价阳离子,X为一价阴离子；该含水量检测试剂用于检测液体中的含水量。该含水量检测试剂与荧光检测技术相结合,检测灵敏度高,使用寿命长,可有效检测液体中低至0.03wt％的含水量。(The application discloses a water content detection reagent and a method for detecting water content in liquid. A water content detecting reagent comprising: an organic solvent; a. the 4 BX 6 The perovskite-type quantum dots are dispersed in the organic solvent, wherein A is monovalent cation, B is divalent cation, and X is monovalent anion; the water content detection reagent is used for detecting the water content in liquid. The water content detection reagent is combined with a fluorescence detection technology, has high detection sensitivity and long service life, and can effectively detect the water content of as low as 0.03 wt% in liquid.)

含水量检测试剂及检测液体中含水量的方法

技术领域

本申请涉及检测领域，尤其涉及一种含水量检测试剂及检测液体中含水量的方法。

背景技术

随着科学研究的发展和生产技术的进步，液体中水分的定量分析已被列为各类物质理化分析的基本项目之一，作为液体的一项重要的质量指标。液体中含水量的测定对化学领域、检测领域等均具有重要的意义。

现有常见的检测物质中水分的方法包括：卡尔费休水分测定、库仑水分测定、露点水分测定、微波水分仪测定、红外水分测定等。但是这些方法不适用于或者根本就无法应用于检测液体中的含水量；

开发用于液体中含水量的检测试剂或者检测方法具有重要意义。

发明内容

针对上述技术问题，本申请的目的在于提供一种可有效检测液体中含水量的检测试剂。

本申请一方面提供一种含水量检测试剂，包括：

有机溶剂；

A₄BX₆型钙钛矿量子点，分散于所述有机溶剂中，其中，A为一价阳离子，B为二价阳离子，X为一价阴离子；

所述含水量检测试剂用于检测液体中的含水量。

在一个实施方式中，所述有机溶剂的极性参数小于3。

在一个实施方式中，所述有机溶剂包括正戊烷、甲苯、正己烷、环己烷、正庚烷、环辛烷中的至少一种。

在一个实施方式中，所述有机溶剂中A₄BX₆型钙钛矿量子点的浓度小于3wt％。

在一个实施方式中，所述有机溶剂中A₄BX₆型钙钛矿量子点的浓度在0.1wt％至2wt％。

在一个实施方式中，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。

在一个实施方式中，所述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中的至少一种。

本申请另一方面提供一种检测液体中含水量的方法，包括步骤：

将如上所述的水量检测试剂与待检测液体混合后，检测其荧光强度；

将所述荧光强度与水量检测试剂的含水量-荧光强度标准曲线进行对照，确定所述待检测液体中的含水量。

在一个实施方式中，所述混合过程的时间在1至10分钟。

在一个实施方式中，待检测液体的主要成分为非极性有机溶剂。

有益效果：

1、本申请利用没有荧光效应的A₄BX₆型钙钛矿量子点在遇水后生成荧光效率高的ABX₃型钙钛矿量子点的原理，从而实现一种易于检测液体中的含水量的检测试剂。

2、A₄BX₆型钙钛矿量子点分散在极性参数较小的有机溶剂中，可以有效的抑制外界水汽对A₄BX₆型钙钛矿量子点的影响。

3、该含水量检测试剂与荧光检测技术相结合，检测灵敏度高，可有效检测液体中低至0.03wt％的含水量。

附图说明

图1为本申请一实施方式中水量检测试剂的含水量-荧光强度的标准曲线。

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，提供了一种含水量检测试剂，含水量检测试剂包括有机溶剂；分散于有机溶剂中的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；含水量检测试剂用于检测液体中的含水量。

本申请中，通过利用A₄BX₆型钙钛矿量子点遇水可产生ABX₃型钙钛矿量子点、荧光增强的原理来制备含水量检测试剂。由于合成得到的A₄BX₆型钙钛矿量子点没有荧光特性(或者非常弱，基本可忽略不计)，且一定浓度下的分散液在室温条件下呈现出乳白色，但是当其在遇水后能在短时间内转换为荧光效率非常高的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，从而可以通过荧光强度的变化来确定待检测液体中的含水量。

A₄BX₆型钙钛矿量子点分散在有机溶剂中，使得该含水量检测试剂非常适合于液体中含水量的检测。该含水量检测试剂可以定量的检测液体中的含水量，在检测时，只需要将其与待检测液体直接混合再测定其荧光强度的变化即可。

在一个优选的实施方式中，有机溶剂的极性参数小于3。即，有机溶剂的极性非常小。有机溶剂的极性参数参照于溶剂手册。发明人发现，由于A₄BX₆型钙钛矿量子点对水非常的敏感，极少量的水都会导致A₄BX₆型钙钛矿量子点发生反应，导致其晶体发生重组。当有机溶剂的极性参数小于3时，由于有机溶剂与水之间的相容性差，有机溶剂基本不会将空气中的水汽吸收，这样可以有效的抑制A₄BX₆型钙钛矿量子点受到空气中水汽影响的问题，从而增加含水量检测试剂的存储和使用寿命。

有机溶剂包括但是不限定于正戊烷(极性参数0)、甲苯(极性参数2.4)、正己烷(极性参数0.06)、环己烷(极性参数0.1)、正庚烷(极性参数0.2)或者环辛烷(极性参数0.1)。此外，其它极性参数小于3的溶剂均可以作为本申请中含水量检测试剂的有机溶剂。

有机溶剂中A₄BX₆型钙钛矿量子点的浓度小于3wt％，更优选在0.1wt％至2wt％。由于A₄BX₆型钙钛矿量子点的表面一般含有油胺、油酸等疏水性的配体，A₄BX₆型钙钛矿量子点在有机溶剂中的分散性往往非常好，比如可以达到10wt％，甚至20wt％。但是当A₄BX₆型钙钛矿量子点的浓度太高时，虽然这些A₄BX₆型钙钛矿量子点均可以溶解于有机溶剂中，但是在用于含水量检测试剂时，试剂的检测准确性反而并不是太高。而当有机溶剂中A₄BX₆型钙钛矿量子点的浓度小于3wt％时，能保证A₄BX₆型钙钛矿量子点在有机溶剂中充分良好的均匀分散开，A₄BX₆型钙钛矿量子点之间形成团聚的几率非常小，从而有效的提高了检测准确性。

A₄BX₆型钙钛矿量子点的平均尺寸优选在1至20纳米之间。化学式A₄BX₆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。A₄BX₆型钙钛矿量子点包括但是不限定于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。

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、醋酸铯、醋酸铷、CsCl、CsBr、CsI、Cs₂CO₃、Rb₂CO₃、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。

含水量检测试剂的制备非常简单，例如，可以直接A₄BX₆型钙钛矿量子点均匀分散在有机溶剂中即可，需要注意的是，所使用的有机溶剂是无水或者是水含量非常低，比如小于0.001wt％。

本申请的一个实施方式中，公开了一种检测液体中含水量的方法，包括步骤：将水量检测试剂与待检测液体混合后，检测其荧光强度；接着，将该荧光强度与水量检测试剂的含水量-荧光强度的标准曲线进行对照，以此确定待检测液体中的含水量。

本申请中，将水量检测试剂与待检测液体混合后1至10分钟时，即检测到明显的荧光增强现象，且该荧光强度在较长时间内可以基本维持不变。待检测液体的主要成分优选为非极性有机溶剂，比如为烷烃、烯烃、酯类等，这样可以使得待检测液体与水量检测试剂在短时间能混合均匀，从而增加检测的准确性，上述“主要成分”是指该成分在待检测液体中的含量大于95wt％。在一个优选的实施方式中，待检测液体中的非极性有机溶剂与含水量检测试剂中的有机溶剂为同一物质，比如均为正庚烷。

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量检测试剂的检测方法；然而，本申请的示例性实施方式不限于此。

实施例1：

首先，制作液体中含水量-荧光强度的标准曲线，具体过程如下：

制备含水量检测试剂：将一定量合成得到的Cs₄PbBr₆量子点分散在超干的10毫升的有机溶剂(正庚烷)中，使其分散均匀，得到Cs₄PbBr₆量子点浓度约为2wt％的含水量检测试剂。

制作标准样品：分别量取超干的10毫升有机溶剂(正庚烷)，并向其中加入2微升、5微升、10微升、20微升、30微升、40微升、50微升、60微升、70微升、100微升的蒸馏水，得到一系列含水量不同的标准样品。

标准样品中荧光强度的测定：分别取1毫升的含水量检测试剂与上述标准样品混合，大约5分钟后测试混合溶液的荧光强度，并制作荧光强度与标准样品中含水量的标准曲线。如图1所示，在含水量约为0.03wt％至1.5wt％的范围(水的密度约为1g/mL、正庚烷的密度约为0.684g/mL)的标准曲线的线性关系较好，R²值为0.989。上述荧光强度通过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。

接着，检测一待检测样品中的含水量，待检测样品为未知水含量的正庚烷。

具体检测过程如下：

取上述1毫升的含水量检测试剂与10毫升的上述待检测样品混合，大约5分钟后测试其荧光强度约为500(a.u.)，对照含水量-荧光强度的标准曲线，可以确定待检测样品中的水含量约为60微升/10毫升。

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。