[发明专利]一种高量子产率红色碳量子点的制备方法和应用

说明书

本发明涉及新型荧光材料碳量子点在照明领域的应用，具体地，本发明涉及一种高量子产率红色碳量子点极其制备方法和应用，其以1，3‑二羟基萘或其衍生物为碳源前驱体，高碘酸做为氧化剂，通过热溶剂法制备而得。本发明的高量子产率红色碳量子点具有高结晶度，粒径分布均匀的特点，在光电器件、生物医学以及传感器等领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及新型荧光材料碳量子点在照明领域的应用，具体地，本发明涉及一种高量子产率红色碳量子点极其制备方法和应用。

背景技术

白光发光二极管(LED)是一种新型固态照明光源，近些年得到了业内的广泛关注和快速发展，与传统的荧光灯和白炽灯相比，具有发光效率高，体积小，寿命长，节能环保等优点。目前大部分商用白光LED通常是由蓝光芯片(InGaN)以及黄光荧光粉(YAG:Ce³⁺)构成，由于其缺少红光成分，显色指数低，且色温高，发射光大多为冷白光，对人眼造成了较大的伤害，不能满足优质照明的要求。为了得到高显色指数的暖白光，可以利用紫外芯片激发蓝、绿、红三基色荧光粉，发出高质量的暖白光。

传统荧光粉多采用稀土材料，虽然其制备工艺成熟，但是稀土是不可再生资源，资源有限，价格昂贵。近年来，半导体量子点由于其具有量子产率高、波长可调、颜色纯度高等优点，逐步成为传统荧光材料的替代物。但是，目前应用于暖白光LED的高效的量子点主要是含重金属元素的量子点，这些量子点具有毒性大，价格昂贵等缺点。

碳量子点作为量子点家族的新成员，具有低成本，光和热稳定性好，发射峰宽及环境友好等优点，在白光LED领域具有极大前景。在过去的几年中，高量子产率的蓝色和绿色的碳量子点已经做为新一代的荧光粉应用于白光LED领域。但是，目前合成的红色碳量子点，由于表面含有较多缺陷，发光较弱，导致量子产率较低。因此，很难实现基于三基色碳量子点的暖白光LED。因此，开发一种高量子产率的红色碳量子点具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供了一种高量子产率的红色碳量子点。

本发明的另一目的是提供了上述碳量子点的制备方法。

本发明的再一目的是提供了上述碳量子点的应用。

本发明的再一目的在于将制备的高量子产率红色碳量子点材料应用于暖白光发光二极管。

根据本发明的高量子产率红色碳量子点，通过包括以下步骤的方法制备：

(1)1，3-二羟基萘或其不同取代位置的衍生物为碳源前驱体，高碘酸做为氧化剂，通过超声搅拌使其充分溶于有机溶剂乙醇中，得到反应溶液，其中，乙醇与碳源前驱体的体积质量比为1:1～1:5(体积与质量比为毫升比上毫克)。1，3-二羟基萘与氧化剂的质量比为1:1～1:10。

(2)将步骤(1)得到的反应溶液转移到聚四氟乙烯为内衬的不锈钢高压反应釜中，在140-180℃条件下溶剂热反应0.5-2小时，然后使反应釜自然冷却到室温，从而得到外观为棕色或红棕色的碳量子点乙醇溶液。

(3)收集步骤(2)获得的碳量子点乙醇溶液，用体积比为1:20-1:3的甲醇和二氯甲烷为展开剂，进行柱层析分离，得到纯化的高量子产率的红色碳量子点。

根据本发明的高量子产率红色碳量子点，1，3-二羟基萘或其不同取代位置的衍生物为碳源前驱体，以高碘酸做为氧化剂，在高碘酸的氧化下，碳源前驱体会进行脱水和脱氢反应，得到具有共轭sp²结构的红色荧光碳量子点，可以发出强的红光。根据本发明的高量子产率红色碳量子点，其中反应溶剂乙醇对制备出高量子产率本征态荧光碳量子点非常重要。如果反应溶剂换成水，丙酮，二甲基亚砜，N,N-二甲基甲酰胺等其他溶剂，其他反应条件保持一致，均得不到高量子产率本征态荧光碳量子点。