一种生物基碳纳米点荧光粉及其制备方法与应用技术

本发明专利技术一种生物基碳纳米点荧光粉及其制备方法与应用，属于纳米材料科学领域，解决现有的碳纳米点基发光材料发光量子效率低且不易处理的问题。该生物基碳纳米点荧光粉以碳纳米点作为发光中心材料，以淀粉、琼脂粉等生物制品粉末作为分散基质，通过氢键结合将碳纳米点均匀地吸附于所选生物制品粉末颗粒表面，实现了碳纳米点在空间上的高度分散，有效地抑制了碳纳米点由于聚集引起的固态发光淬灭，可以实现碳纳米点在固态体系的高效发光。本发明专利技术还提供生物基碳纳米点荧光粉的制备方法，该生物基碳纳米点荧光粉可应用于温度传感、照明与显示、荧光涂料的制备等领域。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术一种生物基碳纳米点荧光粉及其制备方法与应用，属于纳米材料科学领域，解决现有的碳纳米点基发光材料发光量子效率低且不易处理的问题。该生物基碳纳米点荧光粉以碳纳米点作为发光中心材料，以淀粉、琼脂粉等生物制品粉末作为分散基质，通过氢键结合将碳纳米点均匀地吸附于所选生物制品粉末颗粒表面，实现了碳纳米点在空间上的高度分散，有效地抑制了碳纳米点由于聚集引起的固态发光淬灭，可以实现碳纳米点在固态体系的高效发光。本专利技术还提供生物基碳纳米点荧光粉的制备方法，该生物基碳纳米点荧光粉可应用于温度传感、照明与显示、荧光涂料的制备等领域。【专利说明】一种生物基碳纳米点荧光粉及其制备方法与应用
本专利技术属于纳米材料
，具体涉及一种生物基碳纳米点荧光粉及其制备方法与应用。
技术介绍
碳纳米点因具有良好的水溶性、稳定性、低毒性、耐光漂白以及很好的生物相容性，有望替代有机染料和多含重金属的半导体量子点在生物成像与传感、荧光图案构建、编码学以及光电器件中的应用。诸多例如激光烧蚀、电化学氧化、水热以及微波等方法被用来制备碳纳米点。高的发光量子效率是优化碳纳米点性能及拓展其应用领域的关键。到目前为止，碳纳米点在水溶液中的量子效率已经达到60%以上，可媲美于商业化的CdSe/ZnS量子点。如此优异的光学性质很大程度上促进了碳纳米点在生物及其他科学领域中的应用。 最近碳纳米点作为感光材料正被广泛的应用于照明与显示。但是固态碳纳米点由于聚集会发生严重的发光淬灭，所以基于碳纳米点的固态发光器件的性能还差强人意(A B1compatible Fluorescent Ink Based on Water-Soluble Luminescent CarbonNanodots,Songnan Quj Xiaoyun Wang, Qipeng Lu, Xingyuan Liu，Lijun Wang, Angew.Chem.1nt.Ed.，2012，51，12215)。目前，现有的少数基于碳纳米点的高效的固态发光材料体系，主要是将碳纳米点分散于聚合物基质以抑制聚集发光淬灭(Organic -1norganic HybridFunct1nal Carbon Dot Gel Glasses, Zheng Xiej Fu Wang, and Chun-yan Liu, Adv.Mater.，2012，24，1716)。但是利用这种方法得到的高效的碳纳米点基发光材料都具有固定的形状，在实际的应用中具有不易处理的缺点。 现有技术中还没有制备具有高发光效率且易处理的基于碳纳米点的固态发光材料的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的碳纳米点基发光材料发光量子效率低且不易处理的问题，而提供一种生物基碳纳米点荧光粉及其制备方法与应用。 本专利技术首先提供一种生物基碳纳米点荧光粉，该生物基碳纳米点荧光粉是以生物制品粉末为分散基质，通过氢键结合将碳纳米点均匀地吸附于生物制品粉末颗粒表面制备--? 。 优选的是，所述的生物制品粉末为淀粉、琼脂粉、纸浆或纤维素粉末。 优选的是，所述的碳纳米点为绿光发射碳纳米点或蓝光发射碳纳米点。 本专利技术还提供了上述一种生物基碳纳米点荧光粉的制备方法，包括以下步骤: ①将碳纳米点与生物制品粉末混合溶解在水中，并持续搅拌得到反应混合液； ②将①所得到反应混合液经过滤、冻干、研磨、筛选，得到生物基碳纳米点荧光粉。 优选的是，所述的碳纳米点和生物制品粉末的质量比为1: (20?450)。 优选的是，所述的冻干温度为-45?-55°C，冻干时间为24?48小时。 本专利技术还提供了上述一种生物基碳纳米点荧光粉在低温传感器中的应用。 本专利技术还提供了上述一种生物基碳纳米点荧光粉在荧光粉基白光二极管中的应用。 本专利技术还提供了上述一种生物基碳纳米点荧光粉在荧光图案及荧光体构建中的应用。 本专利技术还提供了上述一种新生物基碳纳米点荧光粉在荧光涂料中的应用。 本专利技术的有益效果 本专利技术首先提供一种生物基碳纳米点荧光粉，该生物基碳纳米点荧光粉是以生物制品粉末为分散基质，通过氢键结合将碳纳米点均匀地吸附于生物制品粉末颗粒表面制备而成。所述的生物制品分散基质既不会与碳纳米点竞争吸收激发光，也不吸收碳纳米点的发光，有效地抑制了碳纳米点由于聚集引起的发光淬灭，得到了发光量子效率为50%的高效的生物基碳纳米点荧光粉；所述的碳纳米点发光中心材料可以为绿光发射的碳纳米点，也可为蓝光发射碳纳米点，表明该种制备生物基碳纳米点荧光粉的方法为普适法。 本专利技术还提供一种生物基碳纳米点荧光粉的制备方法，该方法先将碳纳米点与生物制品粉末混合溶解在水中，并持续搅拌得到反应混合液；然后将所得到反应混合液经过滤、冻干、研磨、筛选，得到生物基碳纳米点荧光粉。本专利技术的方法简单，易于实现，所采用的生物制品粉末与碳纳米点均为价格低廉、环境友好型材料，制备得到的生物基碳纳米点荧光粉是一种完全绿色环保、低成本的发光材料。 本专利技术还提供上述生物基碳纳米点荧光粉在低温传感器、荧光粉基白光二极管、荧光图案及荧光体构建、荧光涂料中的应用，由于本专利技术通过氢键结合将碳纳米点均匀地分散于生物制品粉末颗粒表面，有效地抑制了碳纳米点由于聚集引起的发光淬灭，得到了高发光量子效率的生物基碳纳米点荧光粉。所制备的生物基碳纳米点荧光粉较通过将碳纳米点物理分散于聚合物基质中得到的碳纳米点发光薄膜或凝胶玻璃，具有更高的易处理性，可应用于温度传感、照明与显示、荧光涂料的制备等领域。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术实施例1生物基碳纳米点荧光粉的制备方法示意图。 图2为本专利技术实施例1、3、5绿光发射的不同碳纳米点包覆度的生物基碳纳米点荧光粉在室光(a)和紫外光(b)下的光学照片。 图3为本专利技术实施例3制备得到的生物基碳纳米点荧光粉在紫光(a)，蓝光(b)以及绿光(C)激发下的荧光照片。 图4为绿光发射的碳纳米点水溶液(标号I曲线)、淀粉(标号2曲线)以及实施例3制备的生物基碳纳米点荧光粉(标号3曲线)的吸收谱图。 图5为本专利技术实施例3制备得到的生物基碳纳米点荧光粉的激发波长依赖的发射谱图。 图6为本专利技术实施例1-5制备得到的生物基碳纳米点荧光粉的420nm激发下的发光量子效率随碳纳米点包覆度的变化曲线。 图7为绿光发射碳纳米点沉积于玻璃上(标号I曲线)、溶解在水中(标号2曲线)以及本专利技术实施例3生物基碳纳米点荧光粉(标号3曲线)的荧光寿命谱图。 图8为实施例3制备得到的生物基碳纳米点荧光粉温度依赖的发光光谱(a)、发光峰位(b)、半高宽(C)以及发光强度热稳定性(d))谱图。 图9为本专利技术实施例3制备得到的绿光(左侧列)和实施例9制备得到的蓝光(右侧列)发射生物基碳纳米点荧光粉分别在室光下(a)和紫外光下(b)的光学照片。 图10为实施例9制备得到的蓝光(左侧列)和实施例3制备得到的绿光(右侧列)发射的生物基碳纳米点荧光粉构建的荧光图案(a)在紫外光下的光学照片以及荧光体在室光(b)和紫外光(C)下的光学照片。 图11为实施例3和实施例9制备得到的生物基碳纳米点荧光粉悬浮于氯仿溶液中制备的荧光涂料沉积于玻璃基底上在紫外光下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物基碳纳米点荧光粉，其特征在于，该生物基碳纳米点荧光粉是以生物制品粉末为分散基质，通过氢键结合将碳纳米点均匀地吸附于生物制品粉末颗粒表面制备而成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曲松楠，孙明烨，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22