[发明专利]基于高荧光量子产率的黄光碳化聚合物点及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于高荧光量子产率的黄光碳化聚合物点，是以重复单元含五元环状碳酸酯基团的聚合物和胺类化合物为原料，将重复单元含五元环状碳酸酯基团的聚合物和胺类化合物在溶剂中进行溶剂热密闭反应得到的碳化聚合物点，本发明制备的碳化聚合物点的固体及其溶液均表现出强的荧光特性，荧光量子产率最高可达82%。

技术领域

本发明属于纳米碳材料制备技术领域，涉及一种碳化聚合物点，特别是涉及一种具有高荧光量子产率的黄光碳化聚合物点及其制备方法。

背景技术

碳化聚合物点作为一种聚合物与碳的杂化碳基发光纳米材料，涉及到聚合物的使用或中间体，兼具聚合物和纳米碳材料的性质，具有发光可调、表面官能团丰富、抗光漂白性好、无毒等优点，被广泛应用于细胞成像、离子检测和光电器件等领域。

目前碳化聚合物点的合成主要通过自上而下法，利用小分子或者聚合物作为原料，通过水热或溶剂热的方法，在相对较高的温度下，利用小分子的聚合、交联以及进一步的碳化或者聚合物自身的交联和碳化，实现碳化聚合物点的制备。

吉林大学杨柏等(Chem. Commun., 2012, 48, 10889-10891)最早利用聚乙烯醇为原料，通过水热法制备得到了荧光量子产率仅为1.26%的蓝色碳化聚合物点；同年，暨南大学刘应亮等(Chem. Commun., 2012, 48, 380-382)利用天然高分子壳聚糖为原料，制备得到了荧光量子产率为43%的蓝光碳化聚合物点；吉林大学孙宏晨等(Nanoscale, 2016,8, 9837-9841)利用聚醚酰亚胺为原料，四氯甲烷为交联剂，制备了荧光量子产率为3.06%的蓝光碳化聚合物点；南京工业大学王彩凤等(Ind. Eng. Chem. Res. 2014, 53, 6417-6425)采用了聚丙烯酸，通过直接水热法制备得到荧光量子产率为1.6%的蓝光碳化聚合物点，当将聚丙烯酸在甘油中230℃下回流2h后，可以制得荧光量子产率为9.0%的白光碳化聚合物点。

由于碳化聚合物点属于聚合物与碳的杂化材料，因此具有良好的溶解性、稳定性和固态发光性能。此外，碳化聚合物点的制备方法简单，条件温和且产率较高，原料低廉、绿色环保，受到了工业界的广泛关注。

然而，目前报道的碳化聚合物点主要以蓝色荧光为主，且荧光量子产率较低，不仅缺乏长波长的黄光或红光碳化聚合物点，而且较难实现高的荧光量子产率。

发明内容

本发明的目的是提供一种黄光碳化聚合物点及其制备方法，以制备得到一种具有高荧光量子产率的黄光碳化聚合物点。

本发明所述的基于高荧光量子产率的黄光碳化聚合物点是以重复单元含五元环状碳酸酯基团的聚合物和胺类化合物为原料，将重复单元含五元环状碳酸酯基团的聚合物和胺类化合物在溶剂中进行溶剂热密闭反应得到的碳化聚合物点。

作为用于制备本发明碳化聚合物点的原料之一，所述的重复单元含五元环状碳酸酯基团的聚合物可以选自，，中的任意一种或几种。

其中，n为5～15000的自然数；R2为甲基或氢原子；R1选自、、或，m为1～5的自然数。

作为制备本发明碳化聚合物点的另一原料，所述的胺类化合物选自二元胺和/或多元胺。

进一步地，所述的溶剂为乙醇、二甲基甲酰胺或二甲基亚砜中的任意一种。

本发明首次选择重复单元含五元环状碳酸酯基团的聚合物作为前驱体，利用聚合物中的五元环状碳酸酯基团与胺类化合物的胺基基团进行反应实现交联，再进一步通过溶剂热反应生成内部为碳核，表面带有交联聚合物链的碳化聚合物点。其交联聚合物链含有氨基甲酸酯、羟基、醚键等官能团，具有强的荧光性质，再与碳核耦合后，使得制备的碳化聚合物点的固体及其溶液均表现出强的荧光特性，且具有高的荧光量子产率。