[發(fā)明專利]一種全波段紫外吸收的白光碳點(diǎn)及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210809603.0
• 申請(qǐng)日: 2022-07-11
• 公開（公告）號(hào): CN115197697B
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉應(yīng)亮;陳聰聰;胡超凡;莊健樂;雷炳富;張學(xué)杰;李唯;董漢武;張浩然
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K11/65
• 分類號(hào): C09K11/65;C01B32/15;B82Y20/00;B82Y40/00;H01L33/50
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 薛建強(qiáng)

本發(fā)明公開了一種全波段紫外吸收的白光碳點(diǎn)及其制備方法與應(yīng)用，該碳點(diǎn)為近球形，碳點(diǎn)的粒徑為1nm?5nm；碳點(diǎn)的晶格間距為0.23nm?0.27nm；碳點(diǎn)的紫外吸收峰為200nm?400nm。本發(fā)明公開的碳點(diǎn)不僅能吸收全波段紫外光，還能發(fā)白光，從而保證了白光LED的發(fā)光效率和穩(wěn)定性；本發(fā)明公開的碳點(diǎn)制備方法簡(jiǎn)單高效、成本低廉，可進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)；該碳點(diǎn)可應(yīng)用于生物成像、藥物遞送、生物傳感、能量轉(zhuǎn)換或光學(xué)器件中，該碳點(diǎn)制備的光學(xué)器件能有效消除紫外激發(fā)光，提高發(fā)光效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，具體涉及一種全波段紫外吸收的白光碳點(diǎn)及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

發(fā)光二極管(LED)具有工作電壓低、耗電量小、發(fā)光效率高、發(fā)光響應(yīng)時(shí)間短、光色純、結(jié)構(gòu)牢固、重量輕和體積小等優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)的照明光源相比較，采用LED的照明光源具有明顯優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)有的LED芯片得到白光的方法有三種：第一種方法為直接將紅、綠、藍(lán)三基LED芯片組合實(shí)現(xiàn)發(fā)白光，但是這種方法存在安裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各色LED的驅(qū)動(dòng)電壓、發(fā)光效率、配光特性也不同，需通過電流調(diào)節(jié)紅、綠、藍(lán)三基色的強(qiáng)度，電路上實(shí)現(xiàn)此技術(shù)比較復(fù)雜。第二種方法為利用藍(lán)色LED芯片和黃色熒光粉(YAG)組合得到白光LED，雖然該方法已經(jīng)商業(yè)化，但是其最大的不足之處在于缺少紅光而造成的顯色性較差。第三種方法為采用紫外LED芯片與紅、綠、藍(lán)三基色熒光粉組合得到發(fā)白光LED，采用該方法可獲得光效高、顯色指數(shù)高及各種相關(guān)色溫的白光，具有可選擇性強(qiáng)，成本低、顯色性好的優(yōu)點(diǎn)，采用該方法可以很好的彌補(bǔ)前兩種方法的不足，但缺點(diǎn)是產(chǎn)生的白光中存在較強(qiáng)的紫外光。為了消除第三種方法中的剩余激發(fā)光，傳統(tǒng)的方法是簡(jiǎn)單地增加封裝量子點(diǎn)的光密度，但由于重吸收損耗會(huì)顯著降低發(fā)光二極管器件的發(fā)光效率。因此，需要研發(fā)一類新型成本低、色域?qū)挕@色指數(shù)高、穩(wěn)定性好、又能消除剩余激發(fā)光的材料來制備白光LED以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足。

熒光碳量子點(diǎn)是一類新型碳納米材料，自2004年首次被發(fā)現(xiàn)，在過去的研究中受到了廣泛的關(guān)注，由于其具有良好的熒光特性、低毒性、高環(huán)境相容性、低成本和合成路線簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，碳點(diǎn)(CDs)已成為生物成像、藥物遞送、生物傳感、能量轉(zhuǎn)換和光電等領(lǐng)域中的重要材料。更重要的是，由于碳點(diǎn)可以在紫外線激發(fā)下發(fā)射可見光，且其具有化學(xué)惰性、長(zhǎng)期光化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，因此具有巨大的潛力作為一種新型的優(yōu)異紫外線吸收劑。但是，現(xiàn)有的碳點(diǎn)存在紫外光吸收強(qiáng)度較弱、全紫外光吸收范圍不全等問題，不能很好的消除白光LED中殘留較強(qiáng)的剩余紫外激發(fā)光，因此需要開發(fā)一種紫外光吸收強(qiáng)度高、紫外光吸收范圍廣的碳點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有的碳點(diǎn)紫外光吸收強(qiáng)度較弱、全紫外光吸收范圍不全等問題，本發(fā)明的目的之一在于提供一種紫外光吸收強(qiáng)度高、紫外光吸收范圍廣的碳點(diǎn)；本發(fā)明的目的之二在于提供這種碳點(diǎn)的制備方法；本發(fā)明的目的之三在于提供這種碳點(diǎn)的應(yīng)用；本發(fā)明的目的之四在于提供一種光學(xué)器件。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

本發(fā)明第一方面提供一種碳點(diǎn)，所述碳點(diǎn)的粒徑為1nm-5nm；所述碳點(diǎn)的晶格間距為0.23nm-0.27nm；所述碳點(diǎn)的紫外吸收峰為200nm-400nm。

優(yōu)選的，所述碳點(diǎn)的粒徑為2nm-4nm。

優(yōu)選的，所述碳點(diǎn)的平均粒徑為2.6nm-3nm；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述碳點(diǎn)的平均粒徑為2.7nm-2.9nm。

優(yōu)選的，所述碳點(diǎn)的晶格間距為0.24nm-0.26nm；進(jìn)一步優(yōu)選的，所述碳點(diǎn)的晶格間距為0.245nm-0.255nm。

優(yōu)選的，0.5μg/L的所述碳點(diǎn)水溶液在325nm的紫外光透光率為3％-5％；進(jìn)一步優(yōu)選的，0.5μg/L的所述碳點(diǎn)水溶液在325nm的紫外光透光率為3.5％-4.5％。

優(yōu)選的，0.5μg/L的所述碳點(diǎn)水溶液在386nm的紫外光透光率為6％-8％；進(jìn)一步優(yōu)選的，0.5μg/L的所述碳點(diǎn)水溶液在386nm的紫外光透光率為6.5％-7.5％。