可见光激发下全彩室温磷光碳点及其组合物制造技术

本发明专利技术公开了一种可见光激发下全彩室温磷光碳点及其组合物，由基色碳点和聚丙烯酰胺复合而成，其中基色碳点作为主体，聚丙烯酰胺作为复合基质，基色碳点均匀的分散在聚丙烯酰胺聚合物基质中。本发明专利技术在可见光激发下可产生磷光，采用可见光激发，具有光毒性小，穿透性强等特点，并且更易触发室温磷光的特性，具有很高的应用价值，属于有基质掺杂的室温磷光材料，寿命较无基质掺杂的室温磷光材料长。本发明专利技术的可见光激发下全彩室温磷光碳点将其两两组合形成一种组合物，可以产生热激活延迟荧光和磷光现象，从而为高级信息存储和安全防护应用提供了可能。

【技术实现步骤摘要】
可见光激发下全彩室温磷光碳点及其组合物
本专利技术涉及发光材料生产
，特别涉及一种可见光激发下全彩室温磷光碳点及其组合物。
技术介绍
目前荧光材料是发光器件应用的有力工具，但目前的荧光器件具有无法避免的缺点，由于单线态只有很短的纳秒寿命，其量子产量有限。与之相比，磷光材料有一个优势，使产量有很大的提高，寿命更长。因其成本低、环境友好、固有的可行通用性和良好的加工性能而深受关注。基于磷光防伪相较于荧光防伪而言，有着显著的优势。磷光防伪标记本身具有在紫外灯激发下发射荧光的特征，而停止紫外灯激发之后会产生磷光现象，因此采用磷光材料作防伪标记可提高标记的辨识度，对于伪造的难度将会大大增加。近年来，碳点作为一种新兴的碳基发光纳米材料，由于其毒性小、低成本、制备方便、稳定性优良、环境友好等优点引起了人们的广泛关注，广泛应用于生物成像、文件保密、发光器件等领域。因此，碳点有望成为防伪领域极具前景的候选材料。例如，Xia等（ChunleiXia,SongyuanTao,ShoujunZhu,YubinSong,TanglueFeng,QingsenZeng,JunjunLiu,BaiYang.HydrothermalAdditionPolymerizationforUltrahigh-YieldCarbonizedPolymerDotswithRoomTemperaturePhosphorescenceviaNanocomposite.Chemistry–AEuropeanJournal,2018,24(44)：.）以2,2′-偶氮异丁腈(AIBN)和过氧化二硫酸钾(KPS)为引发剂，丙烯酰胺(AM)为前驱体，采用水热加成聚合单体碳化（HAPC）得到碳化聚合物点（CPDs），将CPDs与PVA复合之后形成CPDs@PVA复合物，在紫外光的激发下产生绿色磷光，磷光寿命可达到370ms，成功应用于防伪。此碳点基磷光材料较传统的荧光器件而言，寿命大大增加，选择合适的基质也使得产量有很大的提高。目前对于碳点基磷光材料所引起的室温磷光，例如碳点使用PVA基质虽然可以产生磷光现象，但是更多的仅限于绿光区域，对于长波长黄光、红光区域的磷光现象的报道非常少，这使得该碳点基磷光材料不利于在某些方面应用。目前碳点基室温磷光材料更多的是在紫外光的激发下产生的，对于可见光激发产生室温磷光是非常罕见的，同时也具有很高的应用价值。因此，设计和合成具有简便制备工艺和可见光激发性能的碳点基室温磷光材料是迫切需要的。以L-天冬氨酸和氨水为原料，可以合成无基质黄色室温磷光碳点。此碳点磷光材料可实现可见光激发下产生黄色室温磷光，但无法实现蓝色，绿色，红色室温磷光，在一定的程度上还是有局限。虽然是无基质掺杂碳点的室温磷光材料，但是寿命与有基质掺杂的室温磷光材料相比，还是有一定的差距，这使得该碳点磷光材料在某些应用方面同样也会受到一定的限制。碳点具有可调谐的光致发光特性，而光致发光特性主要取决于其激发波长，而激发波长是实现光电应用所必需的一个重要因素。然而，利用可见光激发合成全彩碳点基室温磷光材料仍然是一个巨大的挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可见光激发下全彩室温磷光碳点及其组合物，在可见光激发下可产生磷光。采用可见光激发，具有光毒性小，穿透性强等特点，并且更易触发室温磷光的特性，具有很高的应用价值，属于有基质掺杂的室温磷光材料，寿命较无基质掺杂的室温磷光材料长。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可见光激发下全彩室温磷光碳点，由基色碳点和聚丙烯酰胺复合而成，其中基色碳点作为主体，聚丙烯酰胺作为复合基质，基色碳点均匀的分散在聚丙烯酰胺聚合物基质中。本专利技术通过研究探索，以碳点为发光源，聚丙烯酰胺为基质来制备碳点基室温磷光材料，在可见光激发下产生蓝、绿、黄、红全彩室温磷光，使得应用更加的广泛，肉眼可见最长超过10s的磷光现象，这将极大的扩宽了该材料的各项应用。这是基于碳点基材料罕见的可见光激发全彩室温磷光的专利技术。考虑到这种优异的性能，本专利技术设计的可见光激发产生蓝、绿、黄、红全彩室温磷光材料可应用于防伪领域。这些发现可能会为可见光激发的碳点基室温磷光材料及其应用开辟道路。对于碳点基材料大多数是含有碳元素和氮元素。事实上由荧光材料变为磷光材料，大多会发生红移或者蓝移这个过程，其中又以红移居多，其次碳点材料的发光性能又与氮元素的含量有关，氮元素的含量对碳点的发光起着决定性的作用。专利技术人通过大量的研究发现，聚丙烯酰胺本身含有大量的酰胺基团，聚丙烯酰胺和碳点复合之后，可产生大量的氢键位点，促进了系统间的交叉，产生三重态。同时，固定在聚丙烯酰胺中的碳点，可避免碳点的聚集导致淬灭的现象，又可使波长红移到长波长区域，解决了现在对于长波长磷光的需求，因聚丙烯酰胺无毒，价格低廉，适合大量生产。选择含氮量高的聚丙烯酰胺作为基质，配合特定的碳点基材料，从而获得在可见光激发下的多彩磷光材料。作为优选，所述基色碳点选自蓝色碳点、绿色碳点、黄色碳点、红色碳点中的一种（该颜色碳点是根据对应的磷光颜色定义的）；蓝色碳点的合成原料为间苯二酚和氢氧化钠；绿色碳点的合成原料为间苯二胺和乙二胺四乙酸二钠；黄色碳点的合成原料为间苯二胺和葡萄糖；红色碳点的合成原料为生物质石榴皮和硫氰酸钾。作为优选，所述蓝色碳点的制备方法为：将间苯二酚加入到氢氧化钠溶液中充分搅拌，得到混合溶液，氢氧化钠的终浓度为0.1mol/L～10mol/L，间苯二酚终浓度为0.05wt%～0.26wt%；将混合溶液在120℃～300℃下反应4～18小时，得到初始溶液；将初始溶液加水超声溶解，过滤，滤液离心，取上清液，透析，冷冻干燥。作为优选，所述绿色碳点的制备方法为：间苯二胺、乙二胺四乙酸二钠和水按重量比为1～5：2～8：30～500，将间苯二胺和乙二胺四乙酸二钠加入水中，充分搅拌，得到混合溶液；将混合溶液在120℃～300℃下反应4～18小时，得到初始溶液；将初始溶液加水超声溶解，过滤，滤液离心，取上清液，透析，冷冻干燥。作为优选，所述黄色碳点的制备方法为：间苯二胺、葡萄糖和水按重量比为1～5：2～8：30～500，将间苯二胺和葡萄糖加入水中，充分搅拌，得到混合溶液；将混合溶液在120℃～300℃下反应4～18小时，得到初始溶液；将初始溶液加水超声溶解，过滤，滤液离心，取上清液，透析，冷冻干燥。作为优选，所述红色碳点的制备方法为：生物质石榴壳、硫氰酸钾和水按重量比为1～5：2～8：30～500，将生物质石榴皮和硫氰酸钾加入水中，充分搅拌，得到混合体系；将混合体系在120℃～300℃下反应4～18小时，得到初始溶液；将初始溶液加水超声溶解，过滤，滤液离心，取上清液，透析，冷冻干燥。作为优选，超声时间为5～30分钟；离心参数为：在转速1000～10000转/分钟下，离心5～30分钟；透析袋规格采用500Da～3500Da，透析时间12～96小时；冷冻干燥时间12～96小时。作为优选，所述基色碳点与聚丙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可见光激发下全彩室温磷光碳点，其特征在于，由基色碳点和聚丙烯酰胺复合而成，其中基色碳点作为主体，聚丙烯酰胺作为复合基质，基色碳点均匀的分散在聚丙烯酰胺聚合物基质中。/n

【技术特征摘要】
1.一种可见光激发下全彩室温磷光碳点，其特征在于，由基色碳点和聚丙烯酰胺复合而成，其中基色碳点作为主体，聚丙烯酰胺作为复合基质，基色碳点均匀的分散在聚丙烯酰胺聚合物基质中。


2.根据权利要求1所述的可见光激发下全彩室温磷光碳点，其特征在于，所述基色碳点选自蓝色碳点、绿色碳点、黄色碳点、红色碳点中的一种；蓝色碳点的合成原料为间苯二酚和氢氧化钠；绿色碳点的合成原料为间苯二胺和乙二胺四乙酸二钠；黄色碳点的合成原料为间苯二胺和葡萄糖；红色碳点的合成原料为生物质石榴皮和硫氰酸钾。


3.根据权利要求2所述的可见光激发下全彩室温磷光碳点，其特征在于，所述蓝色碳点的制备方法为：将间苯二酚加入到氢氧化钠溶液中充分搅拌，得到混合溶液，氢氧化钠的终浓度为0.1mol/L～10mol/L，间苯二酚终浓度为0.05wt%～0.26wt%；将混合溶液在120℃～300℃下反应4～18小时，得到初始溶液；将初始溶液加水超声溶解，过滤，滤液离心，取上清液，透析，冷冻干燥。


4.根据权利要求2所述的可见光激发下全彩室温磷光碳点，其特征在于，所述绿色碳点的制备方法为：间苯二胺、乙二胺四乙酸二钠和水按重量比为1～5：2～8：30～500，将间苯二胺和乙二胺四乙酸二钠加入水中，充分搅拌，得到混合溶液；将混合溶液在120℃～300℃下反应4～18小时，得到初始溶液；将初始溶液加水超声溶解，过滤，滤液离心，取上清液，透析，冷冻干燥。


5.根据权利要求2所述的可见光激发下全彩室温磷光碳点，其特征在于，所述黄色碳点的制备方法为：间苯二胺、葡萄糖和水按重量...

【专利技术属性】
技术研发人员：于洪梅，陈伟，王惠永，吴涛，
申请(专利权)人：宁波萃英化学技术有限公司，辽宁科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33