以聚酯为前驱体的碳点制备及应用制造技术

本发明专利技术提供了一种聚酯基碳点及其制备方法和应用，本发明专利技术所述聚酯基碳点以聚酯作为碳源，不仅可以为聚酯废弃物提供一种新的处理方式，利于环境保护，同时在制备过程中辅以掺杂剂进行制备，可得到具有较高荧光强度的碳点，且该碳点在水中的溶解性好、稳定性好，具有良好的抗干扰性，应用前景良好，在数据加密、防伪、LED器件方面存在巨大应用潜力。LED器件方面存在巨大应用潜力。

【技术实现步骤摘要】
以聚酯为前驱体的碳点制备及应用


[0001]本专利技术属于新型荧光纳米材料领域，具体涉及一种以聚酯为前驱体的碳点的制备及应用。

技术介绍

[0002]碳点(CDs)是一种主要由碳原子构成的新型荧光纳米材料，由于其具有光学特性良好和生物相容性优异、制备方法简便、成本低廉等诸多优点，已成为人们研究的热点，在多个领域有着不容小觑的应用价值，如生物医学、防伪、传感、催化、成像、发光二极管、太阳能电池和光伏器件等。此外，碳点的原材料丰富、制备方法多样，理论上凡含有碳原子的物质均可成为碳点的原料。杂原子掺杂是一种制备碳点的常用策略，这是因为在碳点中掺杂其它种类的杂原子能够有效地改变碳点的组成和表面态结构，从而完善与提高碳点的光学性能。
[0003]国家统计局快报及中国化学纤维工业权威统计数据显示，聚对苯二甲酸乙二醇酯(聚酯)纤维是占比市场用量最高的合成纤维，随着聚酯纤维的使用量不断上升，其废弃物的占比也随之增加，目前，对于聚酯废弃物制品的主要处理方法为废弃物填埋或焚烧，这不仅会造成石油资源的严重浪费而且会带来严重的环境问题。
[0004]因此，如能以聚酯作为碳源进行碳点的制备，不仅为提高聚酯废弃物的附加值提供了一种新的方式，而且会对环境保护作出一定的贡献。

技术实现思路

[0005]基于上述技术背景，本专利技术人进行了锐意进取，结果发现：采用聚酯作为碳源，同时辅以掺杂剂进行制备，可得到荧光强度较高的碳点，且该碳点具有良好的抗盐能力和抗酸碱能力，在荧光成像中具有良好的应用前景，以聚酯作为碳源还可以为聚酯废弃物提供一种新的处理方式，有利于环境保护，从而完成本专利技术。
[0006]本专利技术第一方面在于提供一种聚酯基碳点，该聚酯基碳点以聚酯作为碳源；
[0007]所述聚酯基碳点在不同pH值溶液中的荧光强度为(1.4～1.6)
×
106；
[0008]该聚酯基碳点在金属盐溶液中的荧光强度与聚酯基碳点原始荧光强度的比值为0.9～1.1。
[0009]本专利技术第二方面在于提供一种本专利技术第一方面所述聚酯基碳点的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0010]步骤1、将聚酯置于醇类溶剂中醇解，得到低聚物；
[0011]步骤2、将低聚物与掺杂剂升温进行反应；
[0012]步骤3、将溶剂加入步骤2得到的产物中，并依次进行超声和过滤，得到聚酯基碳点。
[0013]本专利技术第三方面在于提供根据本专利技术第一方面所述聚酯基碳点和由本专利技术第二方面所述制备方法制得聚酯基碳点的应用，其可应用于传感、生物医学、数据加密、防伪、催
化、成像、发光二极管、太阳能电池和光伏器件等领域。
[0014]本专利技术提供的以聚酯为前驱体的碳点的制备方法及其应用具有以下优势：
[0015](1)本专利技术所述的制备方法以聚酯作为碳源，为聚酯废弃物提供一种新的处理方式，有利于环境保护；
[0016](2)本专利技术所述聚酯基碳点荧光强度高，具有良好的抗干扰性能，应用前景良好；
[0017](3)本专利技术所述聚酯基碳点的制备方法简单，制备仪器常规，制备成本低。
附图说明
[0018]图1示出实施例10制得聚酯基碳点的透射电镜照片；
[0019]图2示出实施例10制得聚酯基碳点的红外谱图；
[0020]图3示出实施例1～5制得聚酯基碳点的荧光发射谱图；
[0021]图4示出实施例1和实施例6～7制得聚酯基碳点的荧光发射谱图；
[0022]图5示出实施例8～15制得聚酯基碳点的荧光发射谱图；
[0023]图6示出实施例10制得聚酯基碳点的荧光量子产率谱图；
[0024]图7示出实施例10制得聚酯基碳点于不同pH条件下的荧光强度柱状图；
[0025]图8示出实施例10制得聚酯基碳点加入不同金属离子后的荧光强度柱状图；
[0026]图9示出实施例10制得聚酯基碳点的荧光寿命分布图；
[0027]图10示出实施例10制得聚酯碳点喷墨打印的照片在紫外光照射下的图片。
具体实施方式
[0028]下面将对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0029]本专利技术第一方面在于提供一种聚酯基碳点，该聚酯基碳点以聚酯作为碳源。
[0030]在本专利技术中，所述聚酯选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯和聚氨酯中的一种或几种，优选选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯中的一种或几种，更优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
[0031]聚酯含有大量的碳元素，将聚酯作为碳源不仅为提高聚酯废弃物提供了一种新的方式，而且有利于环境保护，经试验发现，用上述聚酯制得的碳点具有较高的荧光强度，且具有良好的抗盐和抗酸碱性，具有良好的应用前景。
[0032]根据本专利技术一种优选地实施方式，该聚酯基碳点以聚酯作为碳源和掺杂剂反应制得。
[0033]所述掺杂剂选自含氮、磷、硫化合物中的一种或几种，优选选自磷酸氢二铵、磷酸铵、磷酸二铵、乙二胺、乙二胺四乙酸、尿素、对苯二胺、邻苯二胺中的一种或几种，更优选为磷酸氢二铵。
[0034]经试验发现，将含氮和磷的化合物作为掺杂剂掺杂到碳点中，可赋予碳点良好的水溶性和稳定性。
[0035]聚酯和掺杂剂的质量比为(1～20):1，优选为(1.1～15)：1，更优选为(1.2～10)：1。
[0036]掺杂剂的用量会影响碳点的荧光强度，随着掺杂剂用量的增加，碳点的荧光强度呈现先增加后降低的趋势。
[0037]本专利技术所述的聚酯基碳点粒径为3～25nm，荧光量子产率为17～20％，优选为18.26％，具有良好的抗干扰性。
[0038]该聚酯基碳点在3270cm
‑1处具有N
‑
H/O
‑
H的伸缩振动，在2940cm
‑1处具有C
‑
H的伸缩振动吸收峰，在1550cm
‑1与1440cm
‑1处分别为C＝N的拉伸与C
‑
N的弯曲振动特征峰，在1280cm
‑1处具有P＝O的振动特征峰，1100cm
‑1处出现了较宽的C
‑
O
‑
C伸缩振动吸收峰，在499cm
‑1处具有C
‑
C＝O的弯曲振动吸收峰，730cm
‑1处具有P
‑
O
‑
C的对称伸缩振动峰，867cm
‑1处具有O
‑
H的面外变形振动特征峰。
[0039]本专利技术所述聚酯基碳点在不同pH值溶液中的荧光强度为(1.4～1.6)
×
106，其荧光强度在不同pH值溶液中基本保持一致，具有良好的光稳定性，抗酸碱性良好。
[0040]该聚酯基碳点在不同金属盐溶液中的荧光强度与聚酯基碳点原始荧光强度的比值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚酯基碳点，其特征在于，该聚酯基碳点以聚酯作为碳源；所述聚酯基碳点在不同pH值溶液中的荧光强度为(1.4～1.6)
×
106；该聚酯基碳点在金属盐溶液中的荧光强度与聚酯基碳点原始荧光强度的比值为0.9～1.1。2.根据权利要求1所述的聚酯基碳点，其特征在于，聚酯选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯和聚氨酯中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的聚酯基碳点，其特征在于，该聚酯基碳点以聚酯作为碳源和掺杂剂反应制得；所述掺杂剂选自含氮、磷、硫化合物中的一种或几种。4.根据权利要求3所述的聚酯基碳点，其特征在于，聚酯和掺杂剂的质量比为(1～20):1。5.根据权利要求1至4之一所述的聚酯基碳点，其特征在于，聚酯基碳点粒径为3～25nm，其在3270cm
‑1处具有N
‑
H/O
‑
H的伸缩振动，在2940cm
‑1处具有C
‑
H的伸缩振动吸收峰，在1550cm
‑1与1440cm
‑1处分别为C＝N的拉伸与C
‑
N的弯曲振动特征峰，在1280cm
‑1处具有P＝O的振动特征峰，1100cm
‑1处具有较宽的C
‑
O
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锐，魏建斐，
申请(专利权)人：北京服装学院，
类型：发明
国别省市：