[發(fā)明專利]非金屬硼、氮共摻雜的磷光碳量子點材料及其制法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111245103.0
• 申請日: 2021-10-25
• 公開（公告）號: CN113930241B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王宇輝;王秀華;鄭建萍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所;寧波慈溪生物醫(yī)學(xué)工程研究所
• 主分類號: C09K11/65
• 分類號: C09K11/65;B82Y20/00;B82Y30/00
• 代理公司: 南京利豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

本發(fā)明公開了一種非金屬硼、氮共摻雜的磷光碳量子點材料及其制法與應(yīng)用。所述制備方法包括：使包含有機酸、有機胺和溶劑的混合反應(yīng)體系進行微波反應(yīng)，制得非金屬硼、氮共摻雜的磷光碳量子點材料，所述有機酸為摻雜有硼元素的化合物，所述有機胺為摻雜有氮元素的化合物。本發(fā)明以有機酸、有機胺鹽為原料，通過微波法一步合成新型的磷光碳量子點材料，制備的磷光碳量子點材料無金素摻雜，毒性低，水溶性好，粒徑小且尺寸均一，不需要將碳點固定或者嵌入到基質(zhì)上來固定其三重基態(tài)從而實現(xiàn)余輝發(fā)射，并且通過在短暫的紫外激發(fā)之后其肉眼就能觀察到明顯的磷光發(fā)射。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于長壽命室溫磷光發(fā)射材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種非金屬硼、氮共摻雜的磷光碳量子點材料及其制法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

新型的磷光碳點材料的制備與研究在近年來引起了廣泛的關(guān)注，具有長壽命激發(fā)態(tài)和延遲發(fā)光這種特殊的性能，已經(jīng)在光催化、光電、文檔安全、生物成像以及傳感等應(yīng)用具有重要的研究意義。持久磷光也稱之為持久發(fā)光或者余輝，是一種光學(xué)現(xiàn)象，該類磷光材料在紫外燈或者可見光激發(fā)幾分鐘之后，可以發(fā)出持續(xù)幾秒甚至數(shù)小時的光，不需要外部的照明的作用，可以更好地應(yīng)用到信息加密，防偽以及傳感等應(yīng)用上，同時，消除了自身組織的背景熒光的干擾，進一步提高了信噪比和靈敏度。新型的磷光碳點材料相比于傳統(tǒng)的余輝材料具有更多優(yōu)勢，如制備過程簡單、原料成本低、無毒性、余輝時間長等，傳統(tǒng)有效的室溫余輝材料包括有稀土磷粉、過渡金素復(fù)合物和純有機化合物，這些余輝材料不僅含有貴金素，會導(dǎo)致高細胞毒性，穩(wěn)定性差，還存在其制備方法復(fù)雜、以及表現(xiàn)出較短的發(fā)射壽命(即微秒到幾毫秒)等缺點，同時，一種純的RTP材料，作為另外一種替代方法，由于材料自身的較差的系統(tǒng)間交叉(ISC)和快速的非輻射失活率導(dǎo)致其效率很低，因此，開發(fā)一種無毒性，成本低，穩(wěn)定性高，制備方法簡單快速、余輝時間長的非金屬摻雜的新型的室溫磷光碳點材料是非常迫切的，對此進行相關(guān)的研究也具有重大意義。

近年來，室溫磷光碳點材料由于在去除激發(fā)光的照射后仍然可以發(fā)出可見光現(xiàn)象。因此在室溫磷光碳點材料在信息防偽、信息加密、傳感以及光電子設(shè)備等方面具有廣泛應(yīng)用，然而，目前的研究集中在稀土無機金屬材料和純非金屬有機化合物材料的制備，但是這些材料的制備方法復(fù)雜，對環(huán)境危害大，原料的成本昂貴，穩(wěn)定性差以及具有相對較短的余輝壽命，其余輝壽命只有幾微秒到幾毫秒，以至于肉眼觀察不到，因此，開發(fā)一種制備方法簡單、快速、原料成本低、無毒性、材料穩(wěn)定性好以及余輝壽命長的材料技術(shù)是非常有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種非金屬硼、氮共摻雜的磷光碳量子點材料及其制法與應(yīng)用，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

為實現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

本發(fā)明實施例提供了一種非金屬硼、氮共摻雜的磷光碳量子點材料的制備方法，其包括：使包含有機酸、有機胺和溶劑的混合反應(yīng)體系進行微波反應(yīng)，制得非金屬硼、氮共摻雜的磷光碳量子點材料，所述有機酸為摻雜有硼元素的化合物，所述有機胺為摻雜有氮元素的化合物。

在一些較為具體的實施方案中，所述制備方法包括：將有機酸、有機胺與溶劑混合，之后采用堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)所獲混合液的pH值為4～13，形成所述混合反應(yīng)體系，至少使所述混合反應(yīng)體系呈澄清狀態(tài)。

本發(fā)明實施例還提供了由權(quán)前述方法制備的非金屬硼、氮共摻雜的磷光碳量子點材料；所述磷光碳量子點材料呈類球型狀，所述磷光碳量子點材料中氮元素的含量為2～6wt％，硼元素的含量為3～8wt％。

本發(fā)明實施例還提供了前述的非金屬硼、氮共摻雜的磷光碳量子點材料于信息加密或防偽領(lǐng)域中的用途。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明以有機小分子(有機酸、有機胺)為原料，經(jīng)過堿溶液調(diào)節(jié)pH后使形成混合反應(yīng)體系，通過簡單的微波法一步合成非金屬硼、氮共摻雜的磷光碳量子點材料；