[發明專利]一種高產率和高熒光量子產率綠色熒光碳量子點及其制備方法

在審

• 申請號: 201910908021.6
• 申請日: 2019-09-25
• 公開（公告）號: CN110562957A
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 鄭靜霞;楊永珍;謝艷亭;劉旭光;許并社
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C01B32/15
• 分類號: C01B32/15;C09K11/65;B82Y20/00;B82Y40/00;H01L33/50
• 代理公司: 14108 太原華弈知識產權代理事務所
• 代理人: 李毅

本發明涉及一種綠色熒光碳量子點及其制備方法，是以2,7?二羥基萘為碳源，雙氧水為氧化劑，乙二胺為氮摻雜劑，無水乙醇為溶劑，經溶劑熱法制備綠色熒光碳量子點。以本發明方法制備的綠色熒光碳量子點兼具高產率和高熒光量子產率，可以作為熒光粉應用于適于室內照明的暖白光LED的制備。

技術領域

本發明屬于熒光發光材料技術領域，涉及碳量子點，特別是涉及一種綠色熒光碳量子點，以及該碳量子點的制備方法。本發明制備的綠色熒光碳量子點具有高的產率和高的熒光量子產率，并且可以作為熒光粉應用于暖白光LED。

背景技術

碳量子點作為一種尺寸10nm以下的熒光碳納米材料，具有好的水溶性、優異的化學惰性、獨特的抗光漂白性能、低的毒性以及良好的生物相容性。在這些優異的性能中，由于碳量子點具有一些獨特的光學性質（相對長的熒光壽命、好的熒光穩定性）而被廣泛應用于白光LED。大量實驗結果表明，碳量子點在用于白光LED的熒光粉方面具有巨大的應用潛力。

相關色溫是白光LED的基本性能指標之一。目前，在白光LED的應用中所使用的碳量子點大都在紫外燈下發射藍色熒光，而以藍光碳量子點作為熒光粉制備的白光LED的相關色溫普遍高于6000K，為冷白光，只適用于戶外和辦公室照明。

長波長碳量子點，例如綠色熒光碳量子點的加入，則可以明顯降低白光LED的相關色溫，進而可以滿足室內照明的需求（相關色溫＜5000K，屬于暖白光），從而拓寬碳量子點在白光LED的應用。

隨著白光LED的迅速發展，白光LED對綠色熒光碳量子點的需求量不斷增加，要求碳量子點具有高的產率，以適應商業化應用的大規模生產。與此同時，亮度和效率作為白光LED的基本光學性能指標，也要求碳量子點具有高的熒光量子產率。綜上所述，探索一種能夠合成具有高產率和高熒光量子產率的綠色熒光碳量子點的方法，具有重大的研究意義。

近年來，也有許多工作者在研究綠色熒光碳量子點的合成方法，但是目前綠色熒光碳量子點的熒光量子產率普遍偏低，大都低于50%。例如：Du等（Qin Du, Jingxia Zheng,Junli Wang, Yongzhen Yang, Xuguang Liu. The synthesis of green fluorescentcarbon dots for warm white LEDs [J]. RSC Adv., 2018, 8(35): 19585–19595.）采用焦性沒食子酸為碳源，一步溶劑熱法獲得的綠色熒光碳量子點的熒光量子產率為16.8%。Qu等（Songnan Qu, Xingyuan Liu, Xiaoyang Guo, Minghui Chu, Ligong Zhang, DezhenShen. Amplified spontaneous green emission and lasing emission from carbonnanoparticles [J]. Adv. Funct. Mater., 2014, 24(18): 2689–2695.）采用質量比1∶2的檸檬酸和尿素為原料，乙醇為溶劑，微波法制備的綠色熒光碳量子點的熒光量子產率為36%。Zhang等（Chunfang Zhang, Zhongbo Hu, Li Song, Yanyan Cui, Xiangfeng Liu.Valine-derived carbon dots with colour-tunable fluorescence for the detectionof Hg²⁺ with high sensitivity and selectivity [J]. New J. Chem., 2015, 39(8):6201–6206.）采用濃磷酸處理L-纈氨酸水溶液在90℃下制備得到綠色熒光碳量子點，熒光量子產率為44.8%。