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碳点及其制备方法和应用、固体发光赋型材料


技术摘要:
本发明公开了一种碳点及其制备方法和应用、固体发光赋型材料。碳点的制备方法包括:将碳点制备原料在溶剂中溶解混合,再对能够与脱水剂反应的溶剂进行去除。在均匀混合物中,加入脱水剂,并在80~200℃的温度下进行反应;其中,碳点制备原料含有亲水性基团,通过溶解方  全部
背景技术:
碳点(CDs)是一类新型的荧光纳米材料,由于其表面易于功能化,生物相容性良 好,化学性质稳定,抗光漂白能力强,原料丰富且易于制备而备受研究者的广泛关注。碳点 在药物传递、医学诊断、双光子成像、离子检测和催化领域的应用中逐渐显示出了取代常规 量子点的潜力。 迄今为止,所合成的CDs多为水溶性CDs。但由于其表面基团的限制,此类CDs易出 现聚集后荧光猝灭的现象(ACQ现象),难以应用于有机电子学、薄膜应用或是用于疏水环境 下的传感器等。因此,疏水性碳点(HCDs)成为研究者们新的研究对象。 目前,合成碳点的方法主要包括电弧放电、激光剥蚀、强酸中的化学氧化和电化学 合成,将碳的同素异形体,例如碳纳米管,纳米金刚石或石墨粉碎直至产物产生荧光纳米粒 子的特性。其中,制备疏水性碳点的方法主要有:首先合成出水溶性CDs(WCDs),进而通过表 面修饰使其转变为HCDs,或通过在强酸、强碱或有机试剂中通过高温一步反应制备出HCDs。 而这些制备方法存在操作步骤复杂,耗时较久,量子产率降低,或者选用溶剂存在毒性和腐 蚀性强等缺点。此外,现有技术也缺少能够同时制备得到水溶性和疏水性碳点的碳点制备 方法。 鉴于此,特提出本发明。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种碳点及其制备方法和应用、固体发光赋型材料,以改 善上述问题。 本发明是这样实现的: 第一方面,本发明实施例提供了一种碳点的制备方法,其包括: 在碳点制备原料的均匀混合物中,加入脱水剂,并在100~200℃的温度下进行反 应;其中,碳点制备原料含有亲水性基团,均匀混合物主要由以下制备步骤得到:将碳点制 备原料在溶剂中溶解混合,再对能够与脱水剂反应的溶剂进行去除。 第二方面,本发明实施例还提供了一种碳点,其由上述制备方法制备得到,可选 地,该碳点为反应后分离得到的疏水性碳点。 第三方面,本发明实施例还提供了上述碳点在制备荧光材料中的应用。 第四方面,本发明还提供了上述碳点在制备固体照明装置、显示器或固体发光赋 型材料中的应用,该碳点为反应后分离得到的疏水性碳点,可选地,该疏水性碳点为荧光发 射波长为450~580nm的N,S共掺杂疏水性碳点。 第五方面,本发明实施例还提供了一种固体发光赋型材料,其原料组分中含有上 4 CN 111718713 A 说 明 书 2/8 页 述疏水性碳点。 本发明具有以下有益效果:通过对碳点制备原料先溶解再去除能够与脱水剂反应 的溶剂的方式使得碳点制备原料之间能够充分均匀混合,为碳点生成的反应效果提供了基 本条件,然后在均匀混合物中加入脱水剂,进而在反应生成碳点的过程中,碳点制备原料自 身含有的羧基、氨基或羟基等亲水性基团能够在脱水剂的作用下进行缩聚,以使得反应过 程能够同时生成水溶性碳点和疏水性碳点。并且通过控制脱水剂的用量和种类可实现水溶 性碳点和疏水性碳点合成的比例。此外,整个制备过程操作简单,合成得到的疏水性碳点波 长较长,且可调,碳点荧光量子产率高。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附 图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对 范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这 些附图获得其他相关的附图。 图1为本发明实施例1的第二步合成的固体产物照片(亲水性疏水性碳点的混合 物); 图2为本发明实施例2的第二步合成的固体产物照片(亲水性疏水性碳点的混合 物); 图3为本发明实施例3的第二步合成的固体产物照片(亲水性疏水性碳点的混合 物); 图4为本发明实施例1的疏水性碳点溶液在365nm紫外光照射下的照片; 图5为本发明实施例1合成的疏水性碳点的荧光发射图; 图6为本发明实施例1合成的疏水性碳点的紫外可见吸收光谱图; 图7为本发明实施例1合成的疏水性碳点的XPS扫描图谱(i),C1s  XPS的分峰图谱 (ii),N1s  XPS的分峰图谱(iii),O1s  XPS的分峰图谱(iV)S2p  XPS的分峰图谱(V); 图8为本发明实施例1合成的亲水性碳点溶液在365nm紫外光照射下的照片; 图9为本发明实施例1合成的亲水性碳点的荧光发射图; 图10为本发明实施例1合成的亲水性碳点的紫外可见吸收光谱图; 图11为本发明对比例1中的疏水性碳点溶液在在365nm紫外光照射下的照片; 图12为本发明对比例1合成的疏水性碳点的荧光发射图; 图13为本发明对比例1合成的亲水性碳点溶液在365nm紫外光照射下的照片; 图14为本发明对比例1合成的亲水性碳点的荧光发射图; 图15为本发明实施例1合成的疏水性碳点作为光源组分之一构建的白光照明LED 灯; 图16为图12中的白色发光LED灯的电致发光光谱图; 图17包载有实施例1的疏水性碳点的固态环氧树脂器件在自然光下的图片; 图18为包载有实施例1的疏水性碳点的固态环氧树脂器件在365nm紫外光照射下 的图片; 图19为本发明实施例2中的亲水性碳点溶液在自然光和365nm紫外光照射下的对 5 CN 111718713 A 说 明 书 3/8 页 比照片; 图20为本发明实施例2合成的疏水性碳点的荧光发射光谱图; 图21为本发明实施例3的疏水性碳点溶液在自然光和365nm紫外光照射下的对比 照片。
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