[发明专利]一种固态蓝色荧光硅掺杂碳化聚合物点、制备方法及其应用

说明书

一种固态蓝色荧光硅掺杂碳化聚合物点、制备方法及其应用，属于发光碳纳米材料制备技术领域。该碳化聚合物点由八氨丙基倍半硅氧烷和柠檬酸通过水热反应制备得到硅掺杂碳化聚合物点反应液，再将硅掺杂反应液进行过滤、离心纯化，冻干得到产率超高的固态蓝色荧光硅掺杂固体粉末。本发明制备的固态蓝色荧光硅掺杂碳化聚合物点粉末操作简单、价格低廉、稳定性和环境友好，具有优异的荧光性质。制备的固态蓝色荧光硅掺杂碳化聚合物点粉末易溶于水，可配置成溶液，可方便地用于光致蓝光LEDs和荧光墨水中，在光电显示设备、信息加密等领域具有巨大的应用潜力。

技术领域

本发明属于发光碳纳米材料制备技术领域，具体涉及一种固态蓝色荧光硅掺杂碳化聚合物点(CPDs)、制备方法及其应用。

背景技术

荧光材料在生产和生活中具有广泛应用，由于其荧光发光特性，在防伪、信息加密、成像、显示等领域都具有巨大的应用潜力。目前，常用的荧光材料主要包括无机荧光材料(半导体，量子点)、有机金属配合物(含贵金属、稀土金属)、荧光有机染料(小分子和聚合物)等，这些荧光材料依然存在着合成难、产率低、价格高、毒性强、环境不友好等缺点。

碳化聚合物点(CPDs)作为一种新兴的环保碳基发光纳米材料，有望替代上述的荧光材料。然而，CPDs在固态时存在固态聚集诱导淬灭效应。因此，大大限制了CPDs的实际应用。为了解决CPDs聚集诱导淬灭的问题，常用的方法是将硅掺杂CPDs掺入固态基质中(如聚乙烯醇、无机盐、二氧化硅)。这种方法受材料自身性质的影响，硅掺杂CPDs的负载率和复合材料的发光亮度都不高。基于此，我们提出通过在合成时引入有机硅前驱体制备碳化聚合物点，提供一种具有固态蓝色荧光硅掺杂CPDs、制备方法及其应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种固态蓝色荧光硅掺杂碳化聚合物点(CPDs)、制备方法及其在制备光致蓝光LEDs和水性印花墨水中的应用。

该碳化聚合物点(CPDs)由八氨丙基倍半硅氧烷(POSS)和柠檬酸(CA)通过水热反应制备得到硅掺杂CPDs反应液，再将硅掺杂CPDs反应液进行过滤离心纯化，冻干得到产率超高的固态蓝色荧光硅掺杂CPDs固体粉末，具体步骤如下：

(1)按照质量比1：X(0＜X≤1，进一步的0.1≤X≤0.8)的比例称取八氨丙基倍半硅氧烷(POSS)和柠檬酸(CA)，混合后溶解于10～100mL去离子水中，得到均匀澄清透明的混合溶液；

(2)将步骤(1)得到的混合溶液转移至反应釜中，在100～250℃条件下反应3～15小时，自然冷却至室温，得到淡黄色硅掺杂CPDs水溶液，再将该溶液过滤离心纯化除去杂质；

(3)将步骤(2)得到的纯化以后的硅掺杂CPDs水溶液冻干(-80～-10℃、压强10Pa以下)除去溶剂，从而得到本发明所述的固态蓝色荧光硅掺杂碳化聚合物点(CPDs)粉末。

进一步，所制备的碳化聚合物点粉末可用于制备光致蓝光LEDs和水性印花墨水中。

用于制备光致蓝光LEDs：用去离子水将固态蓝色荧光硅掺杂碳化聚合物点(CPDs)粉末配置成浓度0.5～10mg/mL的溶液，均匀滴涂于激发光为350nm的InGaN LED芯片上，然后置于50～80℃烘箱中干燥20～40分钟，从而得到光致蓝光LEDs。

用于制备水性印花墨水：用去离子水将固态蓝色荧光硅掺杂碳化聚合物点(CPDs)粉末配置成浓度0.5～10mg/mL的溶液，然后与质量分数0.5～15％的聚乙烯醇(PVA)水溶液，进行混合复配得到(CPDs水溶液与PVA水溶液的质量比为1:1)，可直接用于印花。

本发明制备的固态蓝色荧光硅掺杂碳化聚合物点(CPDs)粉末操作简单、价格低廉、稳定性和环境友好，具有优异的荧光性质。且固态蓝色荧光硅掺杂碳化聚合物点(CPDs)粉末易溶于水，可配置成溶液，可方便地用于光致蓝光LEDs和荧光墨水中。在光电显示设备、信息加密等领域具有巨大的应用潜力。

附图说明