[发明专利]LED用贵金属敏化碳量子点玻璃材料及制备方法和应用

说明书

本发明公开LED用贵金属敏化碳量子点玻璃材料及制备方法和应用。将紫光或蓝光激发下能发射白光且量子产率高的水溶性碳量子点溶液与含有金属纳米粒子(Au，Ag，Cu)的可溶性先驱体溶液混合，用溶胶‑凝胶法结合气氛控制烧结法制备出含有金属敏化白光发射碳量子点玻璃，用该发光玻璃材料分别与蓝光芯片或紫光芯片复合制备出白光LED器件。本发明方法具有良好的商业应用潜力，有望实现对新型材料碳量子点及实际应用的突破，刷新现有白光LED的结构、原理、技术及性能指标，提高我国在LED器件研究领域的整体创新能力，实现固体照明器件的跨越式发展。

技术领域

本发明涉及无机功能复合材料领域，具体涉及一种LED用贵金属敏化碳量子点玻璃材料及制备方法和应用。

背景技术

金属等离子体涵盖了光与物质之间最基本的相互作用，在许多科学领域中都有广泛的应用，例如表面增强拉曼散射，近场光学显微镜，局域表面等离子体共振传感器。此外，谐振分子在等离子体激元纳米结构附近的发射，可以通过表面增强荧光(SEF)获得提高。SEF主要是由于荧光团与激发态纳米金属结构之间的相互作用增加了光激发率和衰变率(包括辐射和无辐射)的结果。因此，金属表面等离激元相互作用能极大的影响荧光物质的荧光性能。

SiO₂玻璃基质由于其高的表面积，大的孔体积，均匀的孔径分布以及可控的孔径大小一直被认为是一个理想的载体材料。将纳米颗粒植入玻璃基质中，玻璃基质不仅可以起到载体作用、防止纳米团聚，而且可以控制粒子的尺寸大小和分布及提高其稳定性。同时玻璃具有良好的加工性能和光学透明性，使其在复合和组装纳米粒子方面较陶瓷基、金属基材料有很大的优势。

碳量子点纳米材料是近年来纳米科学和纳米技术领域最引人注目的研究热点之一。不同方法、不同碳源制备的一系列碳量子点不断被人们所认识。传统纳米荧光材料因其固有的毒性、环境危害性等因素成为研究者研究和应用的瓶颈，环境友好性、低毒性、优良发光性能碳量子的问世，预示其在纳米材料光电器件等领域将有非常广阔的应用前景。中国科学院理化技术研究所与中科院长春应化所合作，制作了首个碳量子点发光器件，器件具有明亮的白光，色坐标为(0.40,0.43)，CRI指数82。在电压为9V时亮度达到最大(35cd/m²)，最大外量子效率为0.083％。这是用荧光CDs制作白光器件的首次尝试，同时，该研究也首次证明了CDs可以作为新一类发光体用于发展高性能白光LED器件。然而大部分量子点发光材料的潜在应用都是基于单颗粒的量子点或者其溶液，这给量子点材料的稳定性带来了极大的挑战。

本发明首次将具有优异发光性能的贵金属(Au，Ag，Cu)敏化碳量子点共引入玻璃基质中形成复合发光材料后应用在白光LED中，将贵金属与碳量子点稳定地嵌入到玻璃基体内组成固态三维宏观结构材料不仅能够有效稳定碳量子点原有的发光特性，而且借助贵金属的等离激元效应还可以进一步提升碳量子点的发光性能。本发明有望实现对新型材料碳量子点及实际应用的突破，刷新现有白光LED的结构、原理、技术及性能指标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种LED用金属敏化碳量子点玻璃材料的制备方法。

本发明可以通过以下技术方案得以实现：

一种LED用金属敏化碳量子点玻璃材料的制备方法，所述方法主要以制备的碳量子点溶液和含贵金属离子溶液为掺杂剂(其中碳量子点溶液与贵金属离子溶液的体积比为1:1～1:3)，以SiO₂玻璃为基质，控制掺杂剂的浓度，制备LED用玻璃材料。具体步骤如下：

步骤(1)、碳量子点先驱体溶液的制备：

1-1将N-(β-氨乙基-γ-氨丙基)甲基二甲氧基硅烷(AEAPMS)装入反应容器中，用氮气将反应器中的空气置换，并剧烈搅拌，以升温速率为1～10℃/min将温度升至200～300℃，得到碳量子点先驱体溶液；