一种全色光致发光碳量子点及其在全色发光的复合薄膜中的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种全色光致发光碳量子点及其在全色发光的复合薄膜中的应用。全色光致发光碳量子点是以苯二胺和氨基酸为前驱体与水形成均匀分散的混合溶液，将其转移到聚四氟乙烯高压反应釜中，再将反应釜转移到烘箱中，通过改变反应温度，进行水热反应，然后离心，透析，冷冻干燥，得到了发射峰位置由蓝色区域转移到红色区域的光致发光碳量子点。本发明专利技术所制备的全色光致发光碳量子点仅仅需要改变反应温度，通过简单的一锅水热法合成了具有全色发射碳量子点，并且碳量子点的全色发光行为在固体聚合物基质中得到继承和保留，得到了多色碳量子点/聚合物薄膜和发光二极管，实现了CIE坐标接近(0.31，0.32)的白光LED。0.32)的白光LED。0.32)的白光LED。

【技术实现步骤摘要】
一种全色光致发光碳量子点及其在全色发光的复合薄膜中的应用


[0001]本专利技术属于多色碳量子点的制备
，具体涉及一种全色光致发光碳量子点及其在全色发光的复合薄膜中的应用。

技术介绍

[0002]多色发光材料因其在传感、生物成像、全色显示、发光二极管和光电子器件等方面的广泛应用而备受关注。在这些多色发光材料中，基于稀土的纳米粒子、半导体量子点和有机荧光染料被广泛使用。然而，这些发光材料往往存在许多问题，如水溶性差、制备过程复杂或生物毒性高等。因此，开发高实用性和丰富的色彩调节的新型多色发光材料仍然是一个挑战。
[0003]碳量子点(CDs)作为一种新型的多色发光材料，与传统的多色发光材料相比具有许多显著的优点，如优异的光学性能、良好的溶解性和生物相容性，制备方法简单，原料丰富。因此，通过选择合适的碳源或控制反应条件，可以更容易地制备出具有多色发光的CDs，其中，通过调整原料、反应条件或分离方法，已经成功地制备了各种全色发光(蓝
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红光区)的CDs。此外，一些CDs还可以通过改变激发波长、溶剂或CDs浓度来实现多色发光。这两种方法都对全色CDs的发展做出了重大贡献。然而，这些方法都有自己的优点和缺点。来自第一种的全色CDs(CDs
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A)通常有较高发射强度以及较好的全色分布的CDs发射，然而，各种颜色的CDs
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A实际上是由一组CDs实现的，这种全色CDs适合于全彩色显示器。另一方面，来自第二种的全色CDs(CDs
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B)可以直接从一种CDs实现各种颜色的发射，这种全色CDs可以通过监测明显的刺激响应性颜色转变来进行传感，然而，各种颜色的CDs
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B通常是从一个荧光中心获得的，这导致了较低的荧光强度和某些颜色发射的效率。
[0004]目前，只有全色CDs具有较强的各种颜色发射的强度和效率，才具有实用价值。使用一种简易的方法，只改变反应温度的情况下制备全色CDs并将其应用于薄膜及LED的CDs还尚未报道。

技术实现思路

[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种全色光致发光碳量子点及其在全色发光的复合薄膜中的应用。
[0006]本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种全色光致发光碳量子点，其制备方法包括如下步骤：
[0008]1)以邻苯二胺和丝氨酸为前驱体、水为溶剂，形成均匀分散的混合溶液；
[0009]2)将步骤1)所得混合溶液转移到聚四氟乙烯高压反应釜中，再将反应釜转移到烘箱中，在不同温度下进行水热反应，收集反应溶液；
[0010]3)将步骤2)所得反应溶液离心，透析，得透析截留物；
[0011]4)将步骤3)所得透析截留物进行冷冻干燥，得不同颜色的光致发光碳量子点。
[0012]进一步的，上述的一种全色光致发光碳量子点，当所述水热反应的条件为240℃下反应6h时，得到蓝色光致发光碳量子点；当所述水热反应的条件为180℃下反应6h时，得到绿色光致发光碳量子点；当所述水热反应的条件为160℃下反应6h时，得到黄色光致发光碳量子点；当所述水热反应的条件为120℃下反应6h时，得到红色光致发光碳量子点。
[0013]更进一步的，上述的一种全色光致发光碳量子点，步骤1)中，所述邻苯二胺和丝氨酸的质量比为2:1。
[0014]更进一步的，上述的一种全色光致发光碳量子点，步骤3)中，所述离心的条件：转速为12000转/分，时间为5min；所述透析的条件：透析袋截留分子量为500D，时间为48h。
[0015]更进一步的，上述的一种全色光致发光碳量子点，步骤4)中，所述冷冻干燥时间为48h。
[0016]上述的一种全色光致发光碳量子点在制备全色发光的复合薄膜中的应用。
[0017]进一步的，上述的应用，所述全色发光的复合薄膜的制备方法包括如下步骤：
[0018]1)分别配制0.01mg/mL的不同颜色的光致发光碳量子点的乙醇溶液；
[0019]2)在95℃下，配制质量浓度为5％的聚乙烯醇水溶液；
[0020]3)分别将不同颜色的光致发光碳量子点的乙醇溶液加入5％的聚乙烯醇水溶液中，混合均匀，得不同颜色发光的复合薄膜混合溶液；
[0021]4)将不同颜色发光的复合薄膜混合溶液分别涂在不同的光滑玻璃上，在45℃下模压48h后，得不同颜色发光的复合薄膜。
[0022]更进一步的，上述的应用，步骤3)中，所述不同颜色的光致发光碳量子点的乙醇溶液和聚乙烯醇水溶液按照体积比1:9混合。
[0023]更进一步的，上述的应用，将所述不同颜色发光的复合薄膜覆盖在InGaN LED芯片上，制备得不同颜色的发光二极管。
[0024]更进一步的，上述的应用，将分别用所述的蓝色光致发光碳量子点和黄色光致发光碳量子点制备的蓝色发光的复合薄膜和黄色发光的复合薄膜依次叠加覆盖在InGaN LED芯片上，制备得白色发光二极管。
[0025]本专利技术的有益效果为：
[0026]1、本专利技术中，通过使用邻苯二胺和丝氨酸，通过水热法，形成全色光致发光CDs，原材料便宜，制备步骤简单。
[0027]2、本专利技术提供的全色光致发光CDs，其发射波长具有双重依赖的性质，用于多色CDs/聚乙烯醇(PVA)薄膜以及发光二极管(LED)的制备，蓝色发光的复合薄膜和黄色发光的复合薄膜依次叠加覆盖在InGaN LED芯片上，制备了白光发光二极管(WLED)，实现了CIE坐标接近(0.31，0.32)的白光LED，提供了一种新型的制备CDs/PVA薄膜以及白色发光二极管的方法，具有很大的应用前景。
[0028]3、本专利技术提供的全色光致发光CDs，仅改变水热反应温度的情况下形成全色荧光碳量子点，从而得到从蓝到红的真正意义上的全色发光CDs，为全色发光CDs的制备提供了一个全新的思路。
附图说明
[0029]图1是全色光致发光CDs的透射电镜图，其中，a是蓝色光致发光CDs，b是绿色光致
发光CDs，c是黄色光致发光CDs，d是红色光致发光CDs。
[0030]图2是全色光致发光CDs的XPS总图。
[0031]图3是全色光致发光CDs在乙醇溶剂中的光致发光光谱图。
[0032]图4是全色光致发光CDs的紫外
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可见吸收光谱图，其中，a是蓝色光致发光CDs，b是绿色光致发光CDs，c是黄色光致发光CDs，d是红色光致发光CDs。
[0033]图5是在365nm紫外光激发下具有全色发光的CDs/PVA薄膜实物图，其中，Ⅰ是蓝色，Ⅱ是绿色，Ⅲ是黄色，Ⅳ是红色。
[0034]图6是蓝色、绿色、黄色和红色LED原型实物图。
[0035]图7是WLED原型及其固态发射光谱图。
[0036]图8是WLED的CIE色度坐标图。
具体实施方式
[0037]为了更好地理解本专利技术，下面通过实施例对本专利技术做进一步说明，应理解以下实施目本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全色光致发光碳量子点，其特征在于，制备方法包括如下步骤：1)以邻苯二胺和丝氨酸为前驱体、水为溶剂，形成均匀分散的混合溶液；2)将步骤1)所得混合溶液转移到聚四氟乙烯高压反应釜中，再将反应釜转移到烘箱中，在不同温度下进行水热反应，收集反应溶液；3)将步骤2)所得反应溶液离心，透析，得透析截留物；4)将步骤3)所得透析截留物进行冷冻干燥，得不同颜色的光致发光碳量子点。2.根据权利要求1所述的一种全色光致发光碳量子点，其特征在于，当所述水热反应的条件为240℃下反应6h时，得到蓝色光致发光碳量子点；当所述水热反应的条件为180℃下反应6h时，得到绿色光致发光碳量子点；当所述水热反应的条件为160℃下反应6h时，得到黄色光致发光碳量子点；当所述水热反应的条件为120℃下反应6h时，得到红色光致发光碳量子点。3.根据权利要求2所述的一种全色光致发光碳量子点，其特征在于，步骤1)中，所述邻苯二胺和丝氨酸的质量比为2:1。4.根据权利要求3所述的一种全色光致发光碳量子点，其特征在于，步骤3)中，所述离心的条件：转速为12000转/分，时间为5min；所述透析的条件：透析袋截留分子量为500D，时间为48h。5.根据权利要求4所述的一种全色光致发光碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘学，王春艳，魏晨，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：