[發明專利]一種可控全光譜發光氮化硼量子點的制備方法

有效

• 申請號: 202110600556.4
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113337280B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 陶立;丁亞梅;何平;于金;李少晗
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C09K11/63
• 分類號: C09K11/63
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 常孟

本發明公開了一種可控全光譜發光氮化硼量子點的制備方法，以六方氮化硼納米片作為前驅體，以氨基化合物為鈍化劑，共同加入至有機溶劑中進行水熱反應，通過調節氨基化合物和有機溶劑的種類，獲得可見光范圍內全光譜的氮化硼量子點。本發明首次對氮化硼量子點進行表面調控，通過鈍化劑和溶劑來影響量子點表面氨基化程度，從而實現了量子點的全光譜發光；本發明制備使用的氮化硼、氨基化合物及有機溶劑成本低廉，制備及提純過程溫和簡單，可以實現在實驗室條件下的宏量制備。

技術領域

本發明屬于一種功能化納米熒光材料的制備方法，具體涉及一種全光譜發光氮化硼量子點的可控制備方法。

背景技術

近年來，以二維半導體材料為前驅體制備零維量子點可實現性能調控，在LED、生物成像、熒光標定、光催化等光電領域應用非常廣泛。目前，以石墨烯、黑磷、過渡金屬氧化物為前驅體制備的零維量子點材料已經實現了發光、尺寸、帶隙等性能的有效調控，成功應用于光電顯示、生物醫藥、電池等諸多領域。受此啟發，氮化硼量子點也發展迅速，開啟了光學性能的探索。Allwood 等人首次嘗試利用超聲法制備獲得藍光氮化硼量子點并實現生物成像。此后，學者們對氮化硼發光性能極其應用領域開展研究，量子產率不斷提升，應用領域得到拓展。盡管如此，氮化硼量子點目前為止還未實現全光譜發光，發射波長主要在藍光區域，這阻礙了其在光電領域的進一步發展。同時，氮化硼量子點的表面修飾工程的研究還是空白，需要進一步探究和發展。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于提供一種實現在可見光范圍內的全光譜發光的光氮化硼量子點的可控制備方法。

技術方案：本發明的一種可控全光譜發光氮化硼量子點的制備方法，以六方氮化硼納米片作為前驅體，以氨基化合物為鈍化劑，共同加入至有機溶劑中進行水熱反應，通過調節氨基化合物和有機溶劑的種類，獲得可見光范圍內全光譜的氮化硼量子點。

進一步的，所述氨基化合物為尿素、硫脲或對苯二胺中的任意一種。

進一步的，所述有機溶劑為N-甲基吡咯烷酮、硫酸、丙酮、N-N二甲基甲酰胺和無水乙醇中的任意一種。

上述的技術方案中，六方氮化硼是由N原子和B原子組成的層狀結構，六方氮化硼在空氣中容易受到氧氣的作用而在邊緣氧化形成N-O-B鍵，通過氨基化合物和有機溶劑的混合反應，使得氨基化合物中的氨基與N-O-B鍵中的B原子進行配位結合，從而實現了對氮化硼的表面功能化改性。制備的氮化硼量子點通過鈍化劑和有機溶劑來影響量子點表面氨基化程度，在不同有機溶劑作用下，氨基化合物的官能化作用可以降低氮化硼量子點的氧化程度，不同的氨基官能團使得六方氮化硼的氨基化程度逐漸加深，表面態逐漸增加，導致了發光光譜的逐漸紅移，從而實現了量子點的全光譜發光。

進一步的，所述的可控全光譜發光氮化硼量子點的制備方法，包括以下具體步驟：

(1) 將六方氮化硼粉末置于無水乙醇中超聲，靜置后取上層懸浮液；

(2) 取步驟(1)的上層懸浮液進行溶劑烘干，然后分別加入氨基化合物和有機溶劑進行水熱反應；

(3) 反應結束后冷卻至室溫，得到溶液粗產物，分離提純得到氮化硼量子點。

其中，對六方氮化硼進行溶劑超聲處理，可獲得片狀的六方氮化硼用作水熱反應的前驅體，有利于下一步水熱反應后量子點的形成；采用水熱反應，制備簡單且反應條件可控，可以實現氮化硼量子點有效的氨基化反應。

進一步的，所述步驟(3)中，氮化硼量子點的發射峰波長為420~610 nm。優選的，氮化硼量子點的發射峰波長分別為420 nm、510nm、528nm、575nm和610nm，分別對應藍光、綠光、黃綠光、黃光和紅光。

進一步的，所述步驟(1)中，每75mL的無水乙醇中加入0.1~1 g的六方氮化硼粉末。

進一步的，所述步驟(2)中，上層懸浮液與有機溶劑的體積比為1：2~4。