[发明专利]一种固体荧光碳量子点材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种固体荧光碳量子点材料，制备原料包括：小分子碳、中沸点溶剂、助剂、分散剂、无机盐，制备得到的固体荧光碳量子点材料具有较高的荧光量子产率，荧光强度高、色彩稳定性好，使用周期长，且其分散性、储存热稳定性好，不易发生团聚现象，避免了固体碳量子点聚集后诱导荧光猝灭现象的发生，同时所得固体荧光碳量子点尺寸均一，粒径分布范围窄，通过反应条件的调节可以发生多种颜色的荧光。制备方法为小分子碳、助剂、无机盐溶于中沸点溶剂中制备得到的碳量子点分散于特定的分散剂后制备得到固体荧光碳量子点，制备方法简单可行，所用原料来源广泛、经济环保，在发光材料中具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及荧光碳量子点的制备领域，C09K11/65，尤其涉及一种固体荧光碳量子点材料及其制备方法。

背景技术

碳量子点是一种以碳元素为主体的新型发光纳米材料，其一般粒径尺寸≤10nm，具备优良的光学发光性能、化学惰性且耐光漂白、激发光宽而且连续、发射光可调谐，同时具备来良好的生物相容性和优良的电子受体和供体。但是，其在溶液体系中分散性好，荧光性能更强，当其为固体状态时易发生固态团聚现象，导致聚集诱导猝灭效应的发生，限制了其在光学电子器件中的广泛应用。因此，如何有效避免碳量子点的固态猝灭效应以及提高其荧光量子产率，是目前碳量子点研究的重要问题。

专利CN201910273685.X公开了一种固态荧光碳量子点材料制备及应用，通过将柠檬酸、尿素和碱灰加入到蒸馏水中，通过微波加热即得，所得材料发射黄绿色荧光，在激发波长280nm～480nm下的发射波长为510nm～530nm，材料环保，但其贮存热稳定性较差。专利CN201811619490.8公开了一种固态发光碳量子点及其制备方法和应用，将含有1～4个环碳酸酯基团的环状碳酸酯和胺类化合物与溶剂混合后经过水热反应、后处理得到固态发光碳量子点，该碳量子点具有强的固态发光性质，且改善了其固体荧光量子产率，但是所得碳量子点易团聚发生荧光猝灭效应。

发明内容

本发明通过提供一种固体荧光碳量子点材料及其制备方法，解决了现有技术中固态碳量子点易团聚、荧光量子产率低且热贮存稳定性差的技术问题，实现了一种荧光量子产率、荧光强度高，色彩稳定性、储存热稳定性好的固态荧光碳量子点材料。

本发明第一方面提供了一种固体荧光碳量子点材料，按重量份计，制备原料包括：

小分子碳10～20份、中沸点溶剂0～300份、助剂20～150份、分散剂100～400份、无机盐0.5～3份；

在一些优选的实施方式中，所述小分子碳选自柠檬酸、L-半胱氨酸、硫脲、氨基酸、葡萄糖、葡萄糖酸脂、抗坏血酸、没食子酸、葡萄糖酸镁、半乳糖中的至少一种；所述小分子碳为柠檬酸。

在一些优选的实施方式中，所述中沸点溶剂的沸点为50～300℃；优选地，所述中沸点溶剂选自甘油、乙醇、无水甲醇、去离子水、丙酮、苯、甲苯、二甲苯、1，4-环氧丁烷中的一种或多种；优选地，所述中沸点溶剂为去离子水、1，4-环氧丁烷。

在一些优选的实施方式中，所述去离子水、1，4-环氧丁烷的体积比为1：(0.8～2.3)；优选地，所述去离子水、1，4-环氧丁烷的体积比为1：1.2。

在一些优选的实施方式中，所述助剂选自金属掺杂物、氮源、硅源中的一种或多种。

在一些优选的实施方式中，所述金属掺杂物选自乙二胺四乙酸铁钠盐、乙二胺四乙酸铜钠盐、氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、醋酸铁、氯化钴、硫酸钴、硝酸钴中的一种或多种。

在一些优选的实施方式中，所述氮源选自甲酰胺、尿素、氨水、三聚氰胺、乙二胺、对苯二胺、三(2-羟乙基)胺、N-苯基对苯二胺、领苯二酰胺中的一种或多种。

在一些优选的实施方式中，所述硅源选自硅烷偶联剂、有机硅烷、甲基硅酸钠、硅酸钠、甲基偏硅酸钠、偏硅酸钠中的一种或多种。