含碳量子点的组合物及其制造方法技术

本发明专利技术的技术问题在于，提供一种碳量子点的发光波长等性能在所希望的范围内，并且碳量子点和层状粘土矿物均匀分散的组合物；以及用于简便地得到该组合物的组合物的制造方法。解决上述技术问题的含碳量子点的组合物包含：在层状粘土矿物的存在下，使具有反应性基团且固体状的有机化合物发生反应而得到的碳量子点；以及所述层状粘土矿物。以及所述层状粘土矿物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】含碳量子点的组合物及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种含碳量子点的组合物及其制造方法。

技术介绍

[0002]碳量子点是粒径在几纳米到几十纳米左右的稳定的碳系微粒。碳量子点由于显示良好的荧光特性，因此期待作为太阳能电池、显示器、防伪墨液(securityink)等光电材料的用途。此外，由于毒性低且生物亲和性高，因此也期待在生物成像等医疗领域中的应用。
[0003]以往提出了各种方法作为碳量子点的制造方法。例如在专利文献1中记载有，将包含多酚和胺化合物的溶液加热，使它们发生碳化(反应)由此得到碳量子点的方法(例如专利文献1)。
[0004]另一方面，也提出了根据碳量子点的用途，将通过上述方法得到的碳量子点与各种粘土矿物混合的方法。例如，在专利文献2中记载有，将碳量子点和蒙脱土混合而成的指纹检测用的组合物。此外，在专利文献3中记载有，包含碳量子点和蒙脱土的皮克林乳液(Pickering emulsion)。而且，在专利文献4中记载有，包含碳量子点和粘土矿物的净水材料。
[0005]而且，在专利文献5中，提出了如下包含碳量子点和粘土矿物的组合物的制备方法：通过将沸石等矿物和常温下液体状的糠醇混合，将它们加热。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开2018
‑
35035号公报
[0009]专利文献2：中国专利申请公开第108951280号说明书
[0010]专利文献3：中国专利申请公开第107129804号说明书
[0011]专利文献4：美国专利申请公开第2018/0291266号说明书
[0012]专利文献5：日本特开2018
‑
131621号公报

技术实现思路

[0013]专利技术要解决的问题
[0014]通常地，量子点根据其粒径不同而性能例如发光波长不同。但是，若通过通常方法制备碳量子点时，则难以调整为所希望的粒径，例如也难以将发光波长调整为所希望的范围。此外，如专利文献2～4那样，在制备碳量子点后与粘土矿物混合的情况下，难以均匀混合，进而其工序容易变得复杂。而且，在专利文献5的方法中，难以制备在可见光区域中具有最大荧光波长，并且荧光量子效率良好的碳量子点。
[0015]本专利技术是鉴于上述技术问题而完成的。本申请的目的在于，提供一种例如最大荧光波长在可见光区域，并且碳量子点和层状粘土矿物均匀分散的组合物；以及提供一种用于简便地得到该组合物的组合物的制造方法。
[0016]技术方案
[0017]本专利技术提供以下的含碳量子点的组合物。
[0018]一种含碳量子点的组合物，其包含：碳量子点，在层状粘土矿物的存在下，使具有反应性基团且固体状的有机化合物发生反应而得到；以及所述层状粘土矿物。
[0019]本专利技术也提供以下的含碳量子点的组合物的制造方法。
[0020]一种含碳量子点的组合物的制造方法，其为包含层状粘土矿物和碳量子点的含碳量子点的组合物的制造方法，包括：制备具有反应性基团且固体状的有机化合物与层状粘土矿物的混合物的工序；以及将所述混合物加热，使所述有机化合物发生反应而制备碳量子点的工序。
[0021]有益效果
[0022]就本专利技术的含碳量子点的组合物所包含的碳量子点而言，最大荧光波长在可见光区域，并且其性能成为所希望的范围。而且，在该含碳量子点的组合物内，碳量子点和层状粘土矿物均匀分散。因此，可以期待遍及长期维持所希望的性能。此外，根据本申请专利技术的制造方法，能通过简便的方法制备上述含碳量子点的组合物。
附图说明
[0023]图1是表示对实施例4和比较例3的组合物进行粉末X射线衍射测定时的结果的曲线图。
[0024]图2是表示对实施例4的组合物进行热重量分析时的结果的曲线图。
具体实施方式
[0025]本专利技术的含碳量子点的组合物包含碳量子点和层状粘土矿物。在本说明书中，碳量子点是指，使具有反应性基团且为固体状的有机化合物发生反应而得到的粒径为1～100nm的碳粒子。需要说明的是，本说明书中的“反应”是指，具有官能团的有机化合物通过脱水、脱羧(decarboxylation)、脱氢等反应形成并环结构(fused ring structures)(石墨结构)。
[0026]如上所述，在通过以往通常的方法制备碳量子点的情况下，难以控制其粒径，难以控制发光波长等。此外，在制备包含碳量子点的组合物的情况下，通常在制备这样的碳量子点后，与层状粘土矿物等混合。然而，在该方法中，难以将碳量子点与层状粘土矿物等均匀混合。而且，仅将沸石等粘土矿物与糠醇混合、加热，无法得到在可见光区域中具有最大荧光波长的碳量子点。
[0027]相对于此，在本申请专利技术中，在层状粘土矿物的存在下，使具有反应性基团且固体状的有机化合物发生反应，得到含碳量子点的组合物(以下，也简称“组合物”)。当如此制备组合物时，能得到一种碳量子点的粒径一致，即发光波长等性能得到了控制的组合物。此外，在该组合物中，也能抑制碳量子点的凝聚体的生成。其理由并不明确，但是可以如以下推测。
[0028]在使作为碳量子点的原料的有机化合物发生反应时，在周边的分子间，反应以三维进行，因此生成的碳量子点的粒径容易不均匀。此外，碳量子点的分子间力较大，难以将所得到的碳量子点加工成更微小的碳量子点，容易产生凝聚体。可认为，若碳量子点的粒径较大，则碳量子点无法进入层状粘土矿物的层间，难以均匀混合。
[0029]相对于此，在本专利技术中，将成为碳量子点的原料的、具有反应性基团且固体状的有机化合物与层状粘土矿物混合，在该状态下使有机化合物发生反应。可认为，若有机化合物与层状粘土矿物均以固体的状态混合，则有机化合物的一部分通过进入层状粘土矿物的层间而适量供于反应。并且，层状粘土矿物的层间窄，因此有机化合物的集合体容易被截断，制备粒径一致的碳量子点变得容易。附言之，在层状粘土矿物中，层间大致固定，因此碳量子点的粒径容易变得均匀。进而，成为原料的有机化合物微细地分散，因此也能减小所得到的碳量子点的粒径。
[0030]此外，当如本专利技术这样制备碳量子点时，成为碳量子点的一部分进入层状粘土矿物的层间的状态(复合体)。因此，不仅碳量子点和层状粘土矿物的分散状态变得均匀，而且碳量子点不易长期凝聚，容易稳定地得到所希望的性能。
[0031]在此，在如本专利技术的组合物这样，碳量子点的凝聚少、碳量子点分散而存在的比例高的情况下，碳量子点覆盖于构成层状粘土矿物的各层的表面，因此组合物的比表面积变小。需要说明的是，构成层状粘土矿物的各层的表面不仅是指层状粘土矿物的外表面，而且指位于层状粘土矿物的内部的各层的表面。并且，在这样的组合物中，可以将其比表面积作为碳量子点的分散性的指标之一。但是，根据层状粘土矿物的种类，有时粘土自身的比表面积的值小，碳点的分散性的不同有时无法体现为比表面积之差。
[0032]需要说明的是，本专利技术的组合物的最本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种含碳量子点的组合物，其包含：碳量子点，在层状粘土矿物的存在下，使具有反应性基团且固体状的有机化合物反应而得到；以及所述层状粘土矿物。2.根据权利要求1所述的含碳量子点的组合物，其中，最大荧光波长在380～800nm的范围内。3.根据权利要求1或2所述的含碳量子点的组合物，其中，内部量子效率为2.0％以上。4.根据权利要求1～3中任一项所述的含碳量子点的组合物，其中，所述层状粘土矿物包含选自蒙脱石和层状双氢氧化物中的至少一种。5.根据权利要求1～4中任一项所述的含碳量子点的组合物，其中，所述具有反应性基团的有机化合物是选自由羧酸、醇、酚类、胺化合物、硼化合物以及糖构成的组中的至少一种化合物。6.根据权利要求1～5中任一项所述的含碳量子点的组合物，所述碳量子点具有选自由羧基、羰基、羟基、氨基、膦...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛尾巧，内田淳也，坂部宏，石津真树，
申请(专利权)人：株式会社吴羽，
类型：发明
国别省市：