一种磷光碳量子点基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于磷光发光材料技术领域，具体涉及一种磷光碳量子点基复合材料及其制备方法。该方法包括下述步骤：使碳源和硼酸熔融反应；所述碳源为含有苯环且苯环的至少1个碳原子与羧基相连的有机化合物。本发明专利技术的磷光碳量子点基复合材料为固态蓝紫色磷光碳量子点基复合材料，不含金属，且制备工艺简单。且制备工艺简单。且制备工艺简单。

Phosphorescent carbon quantum dot matrix composite and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种磷光碳量子点基复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于磷光发光材料
，具体涉及一种磷光碳量子点基复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]碳纳米材料是近来纳米材料的新秀，自从碳纳米材料的首位成员富勒烯(Fullerenes,C
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)于1985年被报道以来，碳纳米材料越来越引起了人们的关注。碳量子点(Carbon Dots,CDs)是在2004年第一次被发现的，但并未引起重视。而在2006年，Sun等以石墨粉和粘土混合物为碳源采用激光消融法制得了纳米级荧光CDs颗粒，由于这种颗粒的尺寸及其光学性能将其命名为了CDs。
[0003]CDs指的是尺寸小于10nm的零维碳纳米材料，大多是具有sp2杂化碳的骨架结构，它的晶格间距与石墨或无定形碳的晶格间距是一致的，CDs的表面含有丰富的表面态。它的表面态上有
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OH、
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COOH等官能团，在特定波长光的激发下，可以显示出明亮可见的荧光。CDs在具有化学稳定性好、发光颜色可调控、荧光量子产率高、抗光漂白等优点的同时还拥有了低毒环保、碳源广泛、制备成本低等特点。
[0004]但由于传统的CDs的激发态利用率低，由于自旋禁阻的特性，只能利用到25％的单线态激子，无法利用75％的三线态激子，会造成能源的浪费。由于磷光材料既可以利用25％的单线态激子，又可以利用75％的三线态激子，所以，磷光CDs的出现，可以大大提高能源利用的效率。而现如今，在磷光CDs的研究领域中，由于室温磷光(Room/>‑
temperature phosphorescence,RTP)材料固有的长stoke位移，蓝色RTP材料在磷光材料中的研究一直较少。目前，现有的蓝色RTP材料比较稀少，且存在寿命短(现有公开文献中报道的深蓝色磷光碳点的最长寿命为0.81s)、含金属成本高、制备工艺复杂等缺点。而到目前为止，蓝色或深蓝色RTP材料仍然是RTP材料领域的重要挑战。
[0005]因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种磷光碳量子点基复合材料及其制备方法，本专利技术的磷光碳量子点基复合材料为蓝紫色室温磷光材料，以解决或改善现有技术中蓝色室温磷光材料稀少、存在寿命短、含金属成本高和制备工艺复杂中的至少一项问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种磷光碳量子点基复合材料的制备方法，包括下述步骤：使碳源和硼酸熔融反应；所述碳源为含有苯环且苯环的至少1个碳原子与羧基相连的有机化合物。
[0008]优选地，所述熔融反应前，还包括混合所述碳源和硼酸，研磨，得到碳源和硼酸的研磨混合物的步骤。
[0009]优选地，所述熔融反应在马弗炉中进行。
[0010]更优选地，所述熔融反应结束后，冷却，并在冷却后将所得固体研磨成粉末状。
[0011]优选地，所述碳源为含有苯环且苯环的1
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4个碳原子分别与羧基相连的有机化合物。
[0012]优选地，所述碳源为含有苯环且苯环的2
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4个碳原子分别与羧基相连的有机化合物。
[0013]更优选地，所述碳源为含有苯环且苯环的2
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3个碳原子分别与羧基相连的有机化合物。
[0014]优选地，所述碳源为均苯四甲酸、均苯三甲酸、对苯二甲酸和苯甲酸中的至少一种。
[0015]优选地，所述熔融反应的温度为180～400℃，反应时间为10min～2h。
[0016]优选地，所述碳源与硼酸的质量比为(0.025～0.2):3。
[0017]优选地，所述碳源为均苯四甲酸，所述均苯四甲酸与硼酸的质量比为0.025:3，所述熔融反应的温度为300～400℃，反应时间为10min。
[0018]优选地，所述碳源为均苯三甲酸和/或对苯二甲酸，所述均苯三甲酸和/或对苯二甲酸与硼酸的质量比为(0.025～0.2):3，所述熔融反应的温度为180～220℃，反应时间为10min～2h。
[0019]优选地，所述碳源为苯甲酸，所述苯甲酸与硼酸的质量比为0.025:3，所述熔融反应的温度为220℃，反应时间为10min。
[0020]本专利技术还提供了一种磷光碳量子点基复合材料，其采用下述技术方案：所述磷光碳量子点基复合材料采用如上所述的方法制备得到。
[0021]有益效果：
[0022]本专利技术的磷光碳量子点基复合材料为固态蓝紫色磷光碳量子点基复合材料，不含金属，且制备工艺简单。
[0023]按照本专利技术的磷光碳量子点基复合材料的制备方法，分别以均苯四甲酸、均苯三甲酸和对苯二甲酸作为碳源，制备得到的磷光碳量子点基复合材料在固态下分别发射蓝色、紫色和深蓝色磷光，可实现对蓝紫色磷光碳点的精细化调整，对今后蓝色RTP材料的发展起到一定的引导作用，并且由于蓝色属于三原色，而蓝色磷光现阶段的研究远不如红色和黄色磷光领域研究的深入，蓝色磷光对器件实现白光发射起到了至关重要的作用，所以蓝色RTP材料的发展对于器件的发展也有着重要的意义。
[0024]本专利技术制备的固态碳量子点基复合材料的初始产物为结晶状块体，经研磨后为白色粉末，在254nm激发光照射下，该产物分别可以发出蓝色(以均苯四甲酸为碳源)、紫色(以均苯三甲酸为碳源)和深蓝色(以对苯二甲酸为碳源)的发射光，发射峰位分别位于440nm、407nm和430nm处。
[0025]本专利技术的固态碳量子点基复合材料的制备在熔融条件下进行，在短时间内即可完成。
附图说明
[0026]构成本申请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。其中：
[0027]图1为本专利技术实施例1提供的分别用均苯四甲酸、均苯三甲酸和对苯二甲酸和硼酸
所制备的固态磷光碳量子点基复合材料粉末(分别命名为B
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均苯四甲酸、B
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均苯三甲酸和B
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对苯二甲酸)在日光灯、254nm紫外灯照射下和254nm紫外灯关闭后的实物图片；
[0028]图2为本专利技术实施例1提供的B
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均苯四甲酸在不同激发波长下的磷光发射光谱；
[0029]图3为本专利技术实施例1提供的B
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均苯三甲酸在不同激发波长下的磷光发射光谱；
[0030]图4为本专利技术实施例1提供的B
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均苯二甲酸在不同激发波长下的磷光发射光谱；
[0031]图5为本专利技术实施例1提供的B
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均苯四甲酸的荧光3D光谱图；
[0032]图6为本专利技术实施例1提供的B
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均苯三甲酸的荧光3D光谱图；
[0033]图7为本专利技术实施例1提供的B
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对苯二甲酸的荧光3D光谱图；
[0034]图8为本专利技术实施例1提供的B本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷光碳量子点基复合材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：使碳源和硼酸熔融反应；所述碳源为含有苯环且苯环的至少1个碳原子与羧基相连的有机化合物。2.根据权利要求1所述的磷光碳量子点基复合材料的制备方法，其特征在于，所述熔融反应前，还包括混合所述碳源和硼酸，研磨，得到碳源和硼酸的研磨混合物的步骤；优选地，所述熔融反应在马弗炉中进行；更优选地，所述熔融反应结束后，冷却，并在冷却后将所得固体研磨成粉末状。3.根据权利要求1所述的磷光碳量子点基复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳源为含有苯环且苯环的1
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4个碳原子分别与羧基相连的有机化合物；优选地，所述碳源为含有苯环且苯环的2
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4个碳原子分别与羧基相连的有机化合物；更优选地，所述碳源为含有苯环且苯环的2
‑
3个碳原子分别与羧基相连的有机化合物。4.根据权利要求1所述的磷光碳量子点基复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳源为均苯四甲酸、均苯三甲酸、对苯二甲酸和苯甲酸中的至少一种。5.根据权利要求1所述的磷光碳量子点基复合材料的制备方法，其特征在于，所述熔融反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟峰，柳晓晶，刘旭光，左焜，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：