从可见到近红外的高效固态荧光碳点及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种固态荧光碳点及其制备方法和应用。本发明专利技术目的在于提供一种更加适用于LED领域的固态荧光材料，需要在固体条件得到量子产率较高的荧光信号。基于该技术目的，本发明专利技术研究提供了一种固态荧光碳点，所述磷光固态荧光碳点在紫外光激发下4个样品发射波长570，601，666和721nm的荧光发射峰，这些CDs的量子产率相较于其他的固体碳点显著提高，最高达67.6％，这是无矩阵的固态CDs的最高值。本发明专利技术的4种固态荧光碳点材料在室温空气环境下受紫外光激发能够发射出相应的明亮的黄色，红色，深红色和看不见的近红外区域的荧光。该固态荧光碳点材料制备工艺简单，易于生产，具有简便、快速、无金属、寿命长、经济有效、低毒等优点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
从可见到近红外的高效固态荧光碳点及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于荧光材料及LED应用领域，具体涉及一种固态荧光(FL)发射的碳点、其制备方法及应用。

技术介绍

[0002]本专利技术
技术介绍
中公开的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]碳点(CDs)作为一种新兴的由不同官能团的碳质结构组成的发光纳米粒子。到目前为止，在合成CDs溶液方面已经取得了巨大的进展，CDs溶液从蓝色到红色发射的光致发光(PL)量子产率(QYs)最高可达90％。为了实现CDs的真实照明器件的应用，制造固态荧光(FL)发射的CDs是必要的。然而，由于过度的共振能量转移或相邻层之间的范德华相互作用导致的直接π
‑
π相互作用，CDs在固态中发生严重的自猝灭现象。
[0004]为了克服这一缺点，一种常规的方法是将CDs加入适当的宿主基质中，如有机聚合物、淀粉、无机盐、二氧化硅干凝胶等。然而，这种混合路径始终存在光稳定性差、分散不均匀以及QYs低的问题。最近，也有报道了红/绿/蓝固态氟化碳量子点，其高QYs高达30
‑
46％，通过连接相邻的不同长度的弯曲碳量子带实现。然而，由于缺乏合理的发光机制，同时高效的长波长发射CDs，特别是深红和近红外区域非常稀缺。此外，除了高效的蓝/绿CDs外，抗自猝灭固态CDs的QYs通常小于30％，这极大地阻碍了其在固态照明器件中的实际应用。

技术实现思路

[0005]针对上述技术问题，本专利技术提供从可见到近红外区域的固态荧光碳点材料，实现了固态荧光(FL)发射的CDs从可见光(Vis，570nm)到近红外(NIR，721nm)区域。本专利技术所提供的固态荧光碳点材料，与有机金属配合物材料相比，该碳点具有简便、快速、无金属、经济有效、低毒等优点。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术第一方面，提供一种固态荧光碳点的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：以苝和1，3
‑
丙二胺作为碳源前驱体，浓硫酸作为催化剂，加入反应溶剂后在高温条件下反应，得到所述固态荧光碳点。如更换反应时间，则会影响固态荧光碳点共轭结构的产生，进而影响荧光强度及量子产率。
[0008]本专利技术提供的固态荧光碳点，以苝和1，3
‑
丙二胺作为碳源前驱体，硫酸作为催化剂，在高温条件下，碳源前驱体会发生会在浓硫酸的催化下形成交联网状聚合物，得到具有共轭效应的交联网状的固态荧光碳点。在紫外灯下，可以发出较强的相应的明亮的黄色，红色，深红色和近红外区域的荧光。
[0009]本专利技术第二方面，提供上述制备方法制备得到的固态荧光碳点，所述固态荧光碳点具有N
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H键、C
‑
H键、C
‑
N键、C＝C键等，在不同条件下的得到的固态荧光碳点粒径分别为
1.93,2.50,2.84和3.49nm，受紫外光激发时，4种样品分别产生波长为570，601，666和721nm的荧光发射峰。
[0010]本专利技术提供的固态荧光碳点，在紫外光激发下4个样品发射波长570，601，666和721nm的荧光发射峰，这些CDs的量子产率相较于其他的固体碳点显著提高，最高达到67.6％，这是无基质的固态CDs的最高值。这意味着本专利技术提供的固态碳点材料是一种在接收紫外激发后能够产生相应的荧光材料。并且该4种材料能够在室温空气环境下受紫外光激发能够发射出相应的明亮的黄色，红色，深红色和近红外区域的荧光。基于该材料的上述特性，所述固态荧光碳点材料在LED具有良好的应用前景。
[0011]本专利技术第三方面，提供所述固态荧光碳点在LED领域中的应用，具体为具有可调色温的白色LED的应用。
[0012]本专利技术第四方面，提供一种发光的植物生长LED装置。
[0013]本专利技术的有益效果是：
[0014]1.本专利技术提供的固态荧光碳点，在紫外光激发下4个样品发射波长570，601，666和721nm的荧光发射峰，这些CDs的量子产率相较于其他的固体碳点显著提高，最高达67.6％，这是无基质的固态CDs的最高值。
[0015]2.本专利技术的固态荧光碳点的制备方法以以苝和1，3
‑
丙二胺作为碳源前驱体，硫酸作为催化剂，在高温条件下，碳源前驱体会发生会在浓硫酸的催化下形成交联网状聚合物，得到具有共轭效应的交联网状的固态荧光碳点，其制备工艺简单快速、操作方便、产率高；制备工艺汇总不需要复杂昂贵的设备，成本较低，并且在制备工程中不产生其他有害物质，易于实现工业化生产。
附图说明
[0016]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0017]图1为实施例1
‑
4所制备的4种固态荧光碳点的紫外
‑
可见光吸收光谱图；
[0018]图2为实施例1
‑
4所制备的固态荧光碳点的365nm波长激发下的荧光光谱图谱；
[0019]图3为实施例1
‑
4所制备的固态荧光碳点的CIE坐标图；
[0020]图4为实施例1
‑
4所制备的固态荧光碳点的归一化激发图谱；
[0021]图5为实施例1
‑
4所制备的固态荧光碳点的荧光寿命图谱；
[0022]图6为实施例1
‑
4所制备的固态荧光碳点的HOMO和LUMO能量水平；
[0023]图7为实施例1
‑
4所制备的固态荧光碳点的紫外(365nm)光束连续照射20h下的光稳定性；
[0024]图8为实施例1
‑
4所制备的固态荧光碳点在20
～
160℃不同温度、365nm激发下的PL光谱；
[0025]图9为实施例1
‑
4所制备的固态荧光碳点的在不同温度下的PL强度；
[0026]图10为实施例1
‑
4所制备的固态荧光碳点的UPS结果；
[0027]图11为实施例1
‑
4所制备的固态荧光碳点的尺寸大小分布；
[0028]图12为实施例1
‑
4所制备的固态荧光碳点的AFM图像和相应的高度轮廓；
[0029]图13为实施例1
‑
4所制备的固态荧光碳点的高分辨率XPS C1s光谱；
[0030]图14为实施例1
‑
4所制备的固态荧光碳点的高分辨率XPS N1s光谱；
[0031]图15为实施例1
‑
4所制备的固态荧光碳点的得到了所建立的模型的HOMO和LUMO状态；
[0032]图16为裸CDs和PF
‑
CDs(10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固态荧光碳点的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：以苝和1，3
‑
丙二胺作为碳源前驱体，浓硫酸作为催化剂，加入反应溶剂后在高温条件下反应所述固态荧光碳点。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述苝浓度为98％及以上；所述1，3
‑
丙二胺的浓度为98％及以上；所述硫酸为质量分数95
‑
98％的浓硫酸溶液。3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述高温条件为150
‑
300℃，优选为200℃；加热时间为6～15小时。4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括离心、干燥所述固态荧光碳点的步骤。5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，优选的，苝、1，3
‑
丙二胺、浓硫酸的用量比例为0.1
‑
0.2g:5
‑
15ml:40
‑
7...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子飞，周恒，贾月涵，徐彬，李杰，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：