[發明專利]一種橙光發射碳納米點及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201511023117.2
• 申請日: 2015-12-30
• 公開（公告）號: CN105419794A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發明（設計）人: 曲松楠;李迪;周鼎
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: C09K11/65
• 分類號: C09K11/65;C09K11/02;B82Y20/00;B82Y40/00;B82Y30/00;C09D11/16
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

技術領域

本發明屬于碳納米點技術領域，具體涉及一種橙光發射碳納米點及其制備方法和應用。

背景技術

碳納米點(Carbondots，CDs)是一種可發光的碳納米材料，與半導體量子點和有機染料相比，具有熒光穩定性好、無光閃爍、生物相容性好、毒性低等優點，在生物分子標記、活體成像、傳感、光電等領域具有廣闊的應用前景。

目前，碳納米點已實現在藍光和綠光波段的高效發光，熒光量子效率已達50％以上。但是，碳納米點在長波段，特別是橙光波段的發光效率仍然很低。主要原因是缺少有效的制具有橙光波段高效發光的碳納米點，極大的阻礙碳納米點的發展和應用領域。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種橙光發射碳納米點及其制備方法和應用，本發明提供的橙光發射碳納米點具有高效的橙光發射。

本發明提供了一種橙光發射碳納米點，包括富氮碳基內核和包覆于所述富氮碳基內核表面的陽離子鈍化層。

優選的，所述陽離子鈍化層中的陽離子為鈉離子、鉀離子和鋰離子中的一種或多種。

優選的，所述富氮碳基內核按照如下方法進行制備：

將尿素與多羧基化合物溶解于高沸點有機溶劑中，在密閉的條件下加熱反應，得到富氮碳基內核。

本發明還提供了一種橙光發射碳納米點的制備方法，包括以下步驟：

將尿素與多羧基化合物溶解于高沸點有機溶劑中，在密閉的條件下加熱反應，得到富氮碳基內核；

將所述富氮碳基內核分散于堿性溶液中進行處理，得到橙光發射碳納米點。

優選的，所述高沸點有機溶劑選自N，N’-二甲基甲酰胺、N，N’-二甲基乙酰胺和二甲基亞砜中的一種或多種。

優選的，所述多羧基化合物選自檸檬酸、乙二酸和酒石酸中的一種或多種。

優選的，所述尿素與多羧基化合物的質量比為(0.1～4):1。

優選的，所述堿性溶液為氫氧化鈉水溶液、氫氧化鉀水溶液或氫氧化鋰水溶液。

本發明還提供了一種熒光墨水，包括有機溶劑和分散于水或有機溶劑中的橙光發射碳納米點；

所述橙光發射碳納米點選自上述橙光發射碳納米點或者上述制備方法制備得到的橙光發射碳納米點。

本發明還提供了一種橙光發射碳納米點熒光粉，包括生物制品粉末和橙光發射碳納米點；

所述橙光發射碳納米點選自上述橙光發射碳納米點或者上述制備方法制備得到的橙光發射碳納米點。

與現有技術相比，本發明提供了一種橙光發射碳納米點，包括富氮碳基內核和包覆于所述富氮碳基內核表面的陽離子鈍化層。本發明提供的橙光發射碳納米點具有特定的核殼結構，使所述橙光發射碳納米點在橙光波段的發光效率提高。另外，本發明提供的橙光發射碳納米點可以用于制備熒光墨水、熒光粉以及白光發射的發光二極管。其中，本發明通過以橙光發射碳納米點為原料，制備得到的熒光墨水和熒光粉具有高熒光發光量子效率。進一步的，以上述熒光粉為原料制備白光發射的發光二極管，并應用于照明設備中。

結果表明，本發明提供的橙光發射碳納米點具有高效的橙光發射，在乙醇溶液中的熒光量子效率可達47％。本發明的高效橙光發射的生物基碳納米點熒光粉固態下的熒光量子效率可達21％。

附圖說明

圖1為實施例1制備的橙光發射碳納米點的紫外-可見吸收和熒光發射光譜圖；

圖2為實施例1制備的橙光發射碳納米點的傅里葉變換紅外光譜圖；

圖3為實施例1制備的橙光發射碳納米點的透射電子顯微鏡和高分辨透射電子顯微鏡照片；

圖4為實施例2制備的橙光發射碳納米點的紫外-可見吸收和熒光發射光譜圖；

圖5為實施例3制備的橙光發射碳納米點的紫外-可見吸收和熒光發射光譜圖；

圖6為實施例4制備的橙光發射碳納米點的紫外-可見吸收和熒光發射光譜圖；

圖7為實施例5制備的橙光發射碳納米點的紫外-可見吸收和熒光發射光譜圖；

圖8為實施例6制備的橙光發射碳納米點的紫外-可見吸收和熒光發射光譜圖；

圖9為實施例7制備的橙光發射碳納米點的紫外-可見吸收和熒光發射光譜圖；

圖10為在紫外光下實施例8制備的橙光碳納米點熒光墨水書寫的圖案；

圖11為實施例10制備的淀粉基橙光發射碳納米點熒光粉在紫外光照下的照片；

圖12為實施例11制備的基于淀粉基橙光發射碳納米點熒光粉制備的LED燈的照片。

具體實施方式