[发明专利]一种白光发射碳量子点的制备方法及其应用

说明书

本发明为一种白光发射碳量子点的制备方法。该方法包括以下步骤：将对苯二胺和脯氨酸加入去离子水中溶解，在水热釜中，170～190℃下，保温时间12h；然后加入溶液等体积的乙醇，最终获得碳量子点溶液；其中，所述的对苯二胺和脯氨酸的摩尔比为对苯二胺：脯氨酸＝1：1～4；每60mL去离子水中加0.03～0.12g脯氨酸。本发明直接合成了同时有三种发射波长的碳量子点。故而进一步可以将碳量子点用于制备白光LED。本发明为一步制备方法，快速、高效、简单。

技术领域

本发明属于新型功能材料技术领域，更加具体地说，涉及一种白光发射碳量子点的制备和应用。

背景技术

碳量子点是碳材料家族中的新晋成员，是继碳纳米管，纳米金刚石和石墨烯之后的又一新型功能材料。与传统的重金属半导体量子点和有机染料相比，表现出许多独特突出的性质，比如更小尺寸、更好的水溶性、优秀的光稳定性、更强的功能化能力、高度可调谐的光致发光性质、抗漂白性、化学惰性、低毒性、抗光闪烁和良好的生物相容性等。目前，制备碳量子点的方法可以分为两大类：自下而上法和自上而下法。自下而上法包括氧化法、超声法、水热法和微波法等。自上而下法包括电化学氧化、激光刻蚀和酸氧化等方法。其中，水热法因具有操作简单、成本低廉，可以一步合成目标产物等优点，是合成高量子效率和高荧光稳定性碳量子点的首选。碳量子点的优异特性使其在离子检测、催化、太阳能电池、生物成像等领域得到了广泛应用。另外碳量子点的激发依赖性、光学稳定性、电化学发光、发射上转换荧光等特性使其有可能替代稀土荧光粉应用于LED或显示领域。

白光发光二极管(Light Emitting Diode,LED)是实现白光照明的基础，被誉为21世纪的绿色光源，而采用荧光粉来获得白光是目前白光LED发展的主流。因此，荧光粉制备技术的进步对白光LED的发展有着十分重要的作用。但是稀土掺杂荧光粉存在价格昂贵、合成温度较高和显色性差等缺点。半导体量子点也因为较高的毒性和复杂的制备工艺而限制其大面积应用。因此，碳量子点诸多特性表明它是一种极具应用前景的非稀土荧光粉。然而目前人们制备的碳量子点多是单色发光，在制备白光LED时也是将单一发光碳量子点与其它有机染料混合获得白光。这对于制备碳量子点基的白光LED来说无疑增加了成本和工艺复杂程度。如何通过更加简便易行的方法和绿色原料一步合成白光发射碳量子点，对于碳量子在白光LED上的应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于针对目前大多数单色发射碳量子点在用于制备白光LED时需要与其他有机染料混合的缺点，提供一种一步合成白光发射碳量子点的制备方法及其应用。该方法采用水热法合成碳量子点，利用对苯二胺和脯氨酸在水热作用下发生的脱水缩合反应，在碳量子点表面引入新的官能团，直接合成了同时有三种发射波长的碳量子点。故而进一步可以将碳量子点用于制备白光LED。本发明为一步制备方法，快速、高效、简单。

本发明的技术方案为：

一种白光发射碳量子点的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将对苯二胺和脯氨酸加入去离子水中溶解，搅拌15～30min；

步骤2：将上步得到的溶液放入水热釜中，然后将溶液温度升高至170～190℃，保温时间10～15h；然后加入溶液等体积的乙醇，最终获得碳量子点溶液；

其中，所述的对苯二胺和脯氨酸的摩尔比为对苯二胺：脯氨酸＝1：1～4；每60mL去离子水中加0.03～0.12g脯氨酸；

一种白光发射碳量子点的应用，其特征为用于制备白光LED。

所述的白光发射碳量子点的应用，用于将得到的碳量子点涂覆到发射波长为365nm的紫外LED芯片上。

所述的白光发射碳量子点的应用，其特征为所述的白光LED制备方法，具体包括以下步骤：