[发明专利]一种蓝紫光氮化碳纳米片、其制备方法及蓝紫光LED器件

说明书

本发明公开一种结构不对称、表面富带正电荷蓝紫光氮化碳纳米片的制备方法，以低氮化碳粉末为原料通过强酸水解工艺合成了一种结构不对称、表面带正电的蓝紫光氮化碳纳米片，以此表面修饰电荷的氮化碳纳米片为LED蓝紫光发光层，得到了一种高质量蓝紫光LED器件。此种氮化碳纳米片不仅蓝紫光性能好，并且可以均匀的分散在乙醇等极性溶剂中，以其为基础的蓝紫光LED器件发光效率高、稳定性好和成本低等优点。

技术领域

本发明公开了一种蓝紫光氮化碳纳米片、其制备方法及蓝紫光LED器件，涉及高质量蓝紫光纳米材料及光学器件等领域。

背景技术

目前，蓝紫光发光二极管(LED)是下一代显色设备和照明装置的重要工具。传统的蓝紫光LED具有制备工艺复杂、成本较高等缺点限制其在未来的进一步应用。新型电致发光LED器件缺乏高质量的蓝紫光发光层材料，并不能像绿光和红光一样广泛研究。为了开发这种低成本高效的发光器件，越来越多的荧光粉材料如钙钛矿量子点、稀土金属荧光粉等被用来研究。但这类荧光粉材料仍存在储量低、毒性高、稳定性差和环境不友好等问题限制了它的进一步产业化。

随着新型非金属材料的发展，由于其独特的光电性能、稳定的化学性质、简单的制备流程和较低的成本等优点引起了广泛的关注，同时也在能源开发和器件组装等领域得到了广泛的应用。基于非金属材料的诸多优势，本方法开发一种结构非对称、表面带正电的非金属材料氮化碳纳米片，其具有优异的蓝紫光荧光性质、环保、低毒和适合大规模制备等优点等，组装的LED器件具有优质的蓝紫光性能，且初始电压低，在未来光电显示和照明设备中具有重要的应用前景。目前申请得氮化碳荧光粉专利大部分都是以自上而下的合成方法制备，工艺复杂并且产率较低，得到的大部分都是以光致发光为主。其中报道的电致发光的氮化碳蓝紫光LED性能较差，且发光层制备过程复杂，距离产业化具有较差的差距[Small,2019,15(44):1902735，Materials Today,2019,22:76-84]。本发明专利针对蓝紫光氮化碳粉末进行全面改性修饰，得到的溶液分散性较好的蓝紫光氮化碳纳米片，其特征在于骨架结构不完整，并且表面带有大量正电电荷，具有较高的蓝紫光荧光量子产率，成功应用于电致发光LED器件。

发明内容

为解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种结构不对称、表面富带正电荷蓝紫光氮化碳纳米片其制备方法及蓝紫光LED。

一种高质量的蓝紫光氮化碳纳米片主要特征是其骨架结构不完整，基于强酸反应水解后，得到结构破坏且表面具有大量正电电荷的氮化碳片层结构，通过高功率的设备粉碎后得到具有超好分散性的蓝紫光氮化碳纳米片分散液，为氮化碳应用于蓝紫光LED器件做重要的基础。同时，该分散液被成功应用于蓝紫光LED，具有明显的器件发光效率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种蓝紫光氮化碳纳米片，其内部骨架共轭结构不完整，且表面带有大量正电荷，可以均匀的分布在乙醇等极性溶剂中，具有明显的丁达尔效应。

一种蓝紫光氮化碳纳米片制备方法，包括以下步骤：

a)将氮化碳粉末置于强酸溶液中进行水解；

b)将a)所得强酸水解氮化碳离心去除酸液，并加入极性溶剂静置；

c)将b)所得极性溶剂混合液离心去除溶剂得到氮化碳裂解浆液；

d)将c)所得氮化碳裂解浆液干燥至浆料粉化；

e)将d)所得干燥的粉化氮化碳粉末重新分散于极性溶剂中，并在溶剂条件下破碎后即可得到所述蓝紫光氮化碳纳米片。

所优选的,步骤a)中使用的是多孔氮化碳粉末；

所优选的,步骤a)中使用的氮化碳粉末是用单氰胺、双氰胺、三聚氰胺和尿素等氰胺类原料在模板剂条件下制备的多孔粉末。

多孔氮化碳粉末的制备为现有技术，可选的制备方法如下：