CN105419794A - 一种橙光发射碳纳米点及其制备方法和应用 - Google Patents

一种橙光发射碳纳米点及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN105419794A
CN105419794A CN201511023117.2A CN201511023117A CN105419794A CN 105419794 A CN105419794 A CN 105419794A CN 201511023117 A CN201511023117 A CN 201511023117A CN 105419794 A CN105419794 A CN 105419794A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon nano
nano dot
orange light
light emission
emission carbon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201511023117.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105419794B (zh
Inventor
曲松楠
李迪
周鼎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Original Assignee
Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS filed Critical Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority to CN201511023117.2A priority Critical patent/CN105419794B/zh
Publication of CN105419794A publication Critical patent/CN105419794A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105419794B publication Critical patent/CN105419794B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/65—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D11/00—Inks
    • C09D11/16—Writing inks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • C09K11/025—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor non-luminescent particle coatings or suspension media
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

本发明提供了一种橙光发射碳纳米点，包括富氮碳基内核和包覆于所述富氮碳基内核表面的阳离子钝化层。本发明提供的橙光发射碳纳米点具有特定的核壳结构，使所述橙光发射碳纳米点在橙光波段的发光效率提高。另外，本发明提供的橙光发射碳纳米点可以用于制备荧光墨水、荧光粉以及白光发射的发光二极管。其中，本发明通过以橙光发射碳纳米点为原料，制备得到的荧光墨水和荧光粉具有高荧光发光量子效率。进一步的，以上述荧光粉为原料制备白光发射的发光二极管，并应用于照明设备中。

Description

一种橙光发射碳纳米点及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于碳纳米点技术领域，具体涉及一种橙光发射碳纳米点及其制备方法和应用。
背景技术
碳纳米点(Carbondots，CDs)是一种可发光的碳纳米材料，与半导体量子点和有机染料相比，具有荧光稳定性好、无光闪烁、生物相容性好、毒性低等优点，在生物分子标记、活体成像、传感、光电等领域具有广阔的应用前景。
目前，碳纳米点已实现在蓝光和绿光波段的高效发光，荧光量子效率已达50％以上。但是，碳纳米点在长波段，特别是橙光波段的发光效率仍然很低。主要原因是缺少有效的制具有橙光波段高效发光的碳纳米点，极大的阻碍碳纳米点的发展和应用领域。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种橙光发射碳纳米点及其制备方法和应用，本发明提供的橙光发射碳纳米点具有高效的橙光发射。
本发明提供了一种橙光发射碳纳米点，包括富氮碳基内核和包覆于所述富氮碳基内核表面的阳离子钝化层。
优选的，所述阳离子钝化层中的阳离子为钠离子、钾离子和锂离子中的一种或多种。
优选的，所述富氮碳基内核按照如下方法进行制备：
将尿素与多羧基化合物溶解于高沸点有机溶剂中，在密闭的条件下加热反应，得到富氮碳基内核。
本发明还提供了一种橙光发射碳纳米点的制备方法，包括以下步骤：
将尿素与多羧基化合物溶解于高沸点有机溶剂中，在密闭的条件下加热反应，得到富氮碳基内核；
将所述富氮碳基内核分散于碱性溶液中进行处理，得到橙光发射碳纳米点。
优选的，所述高沸点有机溶剂选自N，N’-二甲基甲酰胺、N，N’-二甲基乙酰胺和二甲基亚砜中的一种或多种。
优选的，所述多羧基化合物选自柠檬酸、乙二酸和酒石酸中的一种或多种。
优选的，所述尿素与多羧基化合物的质量比为(0.1～4):1。
优选的，所述碱性溶液为氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液或氢氧化锂水溶液。
本发明还提供了一种荧光墨水，包括有机溶剂和分散于水或有机溶剂中的橙光发射碳纳米点；
所述橙光发射碳纳米点选自上述橙光发射碳纳米点或者上述制备方法制备得到的橙光发射碳纳米点。
本发明还提供了一种橙光发射碳纳米点荧光粉，包括生物制品粉末和橙光发射碳纳米点；
所述橙光发射碳纳米点选自上述橙光发射碳纳米点或者上述制备方法制备得到的橙光发射碳纳米点。
与现有技术相比，本发明提供了一种橙光发射碳纳米点，包括富氮碳基内核和包覆于所述富氮碳基内核表面的阳离子钝化层。本发明提供的橙光发射碳纳米点具有特定的核壳结构，使所述橙光发射碳纳米点在橙光波段的发光效率提高。另外，本发明提供的橙光发射碳纳米点可以用于制备荧光墨水、荧光粉以及白光发射的发光二极管。其中，本发明通过以橙光发射碳纳米点为原料，制备得到的荧光墨水和荧光粉具有高荧光发光量子效率。进一步的，以上述荧光粉为原料制备白光发射的发光二极管，并应用于照明设备中。
结果表明，本发明提供的橙光发射碳纳米点具有高效的橙光发射，在乙醇溶液中的荧光量子效率可达47％。本发明的高效橙光发射的生物基碳纳米点荧光粉固态下的荧光量子效率可达21％。
附图说明
图1为实施例1制备的橙光发射碳纳米点的紫外-可见吸收和荧光发射光谱图；
图2为实施例1制备的橙光发射碳纳米点的傅里叶变换红外光谱图；
图3为实施例1制备的橙光发射碳纳米点的透射电子显微镜和高分辨透射电子显微镜照片；
图4为实施例2制备的橙光发射碳纳米点的紫外-可见吸收和荧光发射光谱图；
图5为实施例3制备的橙光发射碳纳米点的紫外-可见吸收和荧光发射光谱图；
图6为实施例4制备的橙光发射碳纳米点的紫外-可见吸收和荧光发射光谱图；
图7为实施例5制备的橙光发射碳纳米点的紫外-可见吸收和荧光发射光谱图；
图8为实施例6制备的橙光发射碳纳米点的紫外-可见吸收和荧光发射光谱图；
图9为实施例7制备的橙光发射碳纳米点的紫外-可见吸收和荧光发射光谱图；
图10为在紫外光下实施例8制备的橙光碳纳米点荧光墨水书写的图案；
图11为实施例10制备的淀粉基橙光发射碳纳米点荧光粉在紫外光照下的照片；
图12为实施例11制备的基于淀粉基橙光发射碳纳米点荧光粉制备的LED灯的照片。
具体实施方式
本发明提供了一种橙光发射碳纳米点，包括富氮碳基内核和包覆于所述富氮碳基内核表面的阳离子钝化层。
在所述橙光发射碳纳米点中，碳氮间通过化学键相互作用可形成富氮碳基内核，并且所述富氮碳基内核表面连接有羧基官能团。
所述橙光发射碳纳米点还包括包覆在所述富氮碳基内核表面的一层阳离子钝化层。
本发明对所述阳离子钝化层中阳离子的种类并没有特殊限制，优选为钠离子、钾离子和锂离子中的一种或多种。
在本发明中，所述富氮碳基内核优选按照如下方法进行制备：
将尿素与多羧基化合物溶解于高沸点有机溶剂中，在密闭的条件下加热反应，得到富氮碳基内核。
本发明首先将尿素与多羧基化合物溶解于高沸点有机溶剂中。在本发明中，所述多羧基化合物优选为柠檬酸。所述高沸点有机溶剂优选为N，N’-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N’-二甲基乙酰胺(DMAC)和二甲基亚砜(DMSO)中的一种或多种。
其中，本发明对所述尿素、多羧基化合物和高沸点有机溶剂的来源并没有特殊限制，一般市售即可。
在本发明中，所述尿素与多羧基化合物的质量比(0.1～4):1，优选为(0.5～3)：1。在本发明的一些实施例中，所述尿素与多羧基化合物的质量比为2:1。
所述尿素与多羧基化合物的总质量与高沸点有机溶剂的体积比为(2～7)g：(5～30)ml，优选为(3～5)g：(10～20)ml。在本发明的一些实施例中，所述尿素与多羧基化合物的总质量与高沸点有机溶剂的体积比为3g：10ml，在本发明的另一些实施例中，所述尿素与多羧基化合物的总质量与高沸点有机溶剂的体积比为4g：10ml。
本发明将尿素与多羧基化合物溶解于高沸点有机溶剂后，得到混合溶液。将所述混合溶液在密闭条件下进行反应。在本发明中，优选将所述混合溶液置于高压反应釜中。本发明对所述高压反应釜的具体种类并没有特殊限制，能够为制备碳纳米点提供密闭的反应条件，并且能够承受一定高压的反应装置即可。本发明优选采用聚四氟乙烯高压反应釜。
将所述混合溶液置于高压反应釜中后，关闭高压反应釜，进行加热反应。其中，所述加热反应的温度为160～200℃，优选为170～190℃。在本发明的一些具体实施方式中，所述加热反应的温度为160℃，在本发明的另一些实施例中，所述加热反应的温度为200℃。所述加热反应的时间为4～24h，优选为5～20h。在本发明的一些具体实施方式中，所述加热反应的时间为4h，在本发明的另一些实施方式中，所述加热反应的时间为6h，在本发明的另一些实施方式中，所述加热反应的时间为10h。
加热结束后，得到反应液。将所述反应液旋转蒸发去除溶剂后，经过醇沉，得到富氮碳基内核，所述富氮碳基内核表面含有大量羧基官能团。在本发明中，优选采用乙醇进行醇沉的操作，本发明对上述旋转蒸发、醇沉的具体方法并没有特殊限制，本领域技术人员公知的旋转蒸发、醇沉的方法即可。
本发明还提供了一种橙光发射碳纳米点的制备方法，包括以下步骤：
将尿素与多羧基化合物溶解于高沸点有机溶剂中，在密闭的条件下加热反应，得到富氮碳基内核；
将所述富氮碳基内核分散于碱性溶液中进行处理，得到橙光发射碳纳米点。
本发明首先将尿素与多羧基化合物溶解于高沸点有机溶剂中。在本发明中，所述多羧基化合物优选为柠檬酸。所述高沸点有机溶剂优选为N，N’-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N’-二甲基乙酰胺(DMAC)和二甲基亚砜(DMSO)中的一种或多种。
其中，本发明对所述尿素、多羧基化合物和高沸点有机溶剂的来源并没有特殊限制，一般市售即可。
在本发明中，所述尿素与多羧基化合物的质量比(0.1～4):1，优选为(0.5～3)：1。在本发明的一些实施例中，所述尿素与多羧基化合物的质量比为2:1。
所述尿素与多羧基化合物的总质量与高沸点有机溶剂的体积比为(2～7)g：(5～30)ml，优选为(3～5)g：(10～20)ml。在本发明的一些实施例中，所述尿素与多羧基化合物的总质量与高沸点有机溶剂的体积比为3g：10ml，在本发明的另一些实施例中，所述尿素与多羧基化合物的总质量与高沸点有机溶剂的体积比为4g：10ml。
本发明将尿素与多羧基化合物溶解于高沸点有机溶剂后，得到混合溶液。将所述混合溶液在密闭条件下进行反应。在本发明中，优选将所述混合溶液置于高压反应釜中。本发明对所述高压反应釜的具体种类并没有特殊限制，能够为制备碳纳米点提供密闭的反应条件，并且能够承受一定高压的反应装置即可。本发明优选采用聚四氟乙烯高压反应釜。
将所述混合溶液置于高压反应釜中后，关闭高压反应釜，进行加热反应。其中，所述加热反应的温度为160～200℃，优选为170～190℃。在本发明的一些具体实施方式中，所述加热反应的温度为160℃，在本发明的另一些实施例中，所述加热反应的温度为200℃。所述加热反应的时间为4～24h，优选为5～20h。在本发明的一些具体实施方式中，所述加热反应的时间为4h，在本发明的另一些实施方式中，所述加热反应的时间为6h，在本发明的另一些实施方式中，所述加热反应的时间为10h。
加热结束后，得到反应液。将所述反应液旋转蒸发去除溶剂后，经过醇沉，得到富氮碳基内核，所述富氮碳基内核表面含有大量羧基官能团。在本发明中，优选采用乙醇进行醇沉的操作，本发明对上述旋转蒸发、醇沉的具体方法并没有特殊限制，本领域技术人员公知的旋转蒸发、醇沉的方法即可。
得到富氮碳基内核后，将所述富氮碳基内核分散于碱性溶液中进行处理，得到橙光发射碳纳米点。
本发明对所述碱性溶液的种类并没有特殊限制，优选为氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液或氢氧化锂水溶液。其中，所述碱性溶液的质量浓度优选为5wt％～20wt％，更优选为10％～15wt％。所述富氮碳基内核与所述碱性溶液的质量体积比为(0.5～5)g:(5～30)ml)，更优选为(2～4)g:(10～15)ml)。
本发明对所述富氮碳基内核在碱性溶液中进行处理的方式并没有特殊限制，优选将富氮碳基内核分散于碱性溶剂中搅拌。
所述富氮碳基内核在碱性溶液中进行处理后，所述富氮碳基内核表面羧基官能团转变成羧酸根离子，进而使该碳纳米点表面形成阳离子钝化层，所述富氮碳基内核在碱性溶液中进行处理的时间优选为0.1～5min，更优选为0.5～1min。
碱性溶液处理结束后，得到反应液。本发明将所述反应液进行离心，固液分离后，得到固体物质。
本发明对所述离心的方法并没有特殊限制，本领域技术人员公知的离心方法即可。在本发明中，所述离心的转速优选为16000rmin-1，离心的时间优选为10min。
将得到的固体物质进行水洗，干燥，得到橙光发射碳纳米点。
其中，本发明对所述水洗的方法并没有特殊限制，优选进行两次水洗，水洗后进行离心，去除上层清液后，将所述下层固体物质进行干燥。在本发明中，优选冷冻干燥。本发明对所述冷冻干燥的方法并没有特殊限制，本领域技术人员公知的冷冻干燥的方法即可。
本发明还提供了一种橙光发射碳纳米点的应用，本发明对所述橙光发射碳纳米点的应用领域没有特殊限制，现有技术中的纳米发光材料的应用领域都可以实现。在本发明中，所述橙光发射碳纳米点可用于制备荧光墨水和荧光粉。
具体的，本发明提供了一种荧光墨水，包括溶剂和分散于溶剂中的橙光发射碳纳米点。其中，所述橙光发射碳纳米点为上述所述的橙光发射碳纳米点。所述溶剂选自水或有机溶剂，所述有机溶剂优选为乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基哑砜或四氢呋喃。
本发明还提供了一种荧光墨水的制备方法，包括以下步骤：
将所述橙光发射碳纳米点溶于溶剂中，得到荧光墨水。
在本发明中，所述溶剂选自水或有机溶剂，所述有机溶剂优选为乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基哑砜或四氢呋喃。所述橙光发射碳纳米点与溶剂的质量体积比优选为(0.001～0.01)g:(5～50)ml)，更优选为(0.005～0.001)g:(20～30)ml)。
本发明提供的荧光墨水可绘制于纸张、塑料制品等基板上，带溶剂挥发后，将所述基板置于紫外灯下，得到橙色荧光图案。因此，所述荧光墨水可应用于防伪标记、室内装潢等领域。
本发明还提供了一种橙光发射碳纳米点荧光粉，包括生物制品粉末和橙光发射碳纳米点；其中，所述橙光发射碳纳米点为上述所述的橙光发射碳纳米点。
所述生物制品粉末的优选为淀粉、琼脂粉、纸浆或纤维素粉末，更优选为淀粉。在本发明中，所述生物制品粉末与所述橙光发射碳纳米点的质量比优选为(50～1000)：1，更优选为(300～500)：1。
本发明还提供了一种橙光发射碳纳米点荧光粉的制备方法，包括以下步骤：
将生物制品粉末和橙光发射碳纳米点混合溶解于水中，得到混合溶液；
将所述混合溶液过滤，得到固体物质；
将所述固体物质依次经过冷冻干燥和研磨得到橙光发射碳纳米点荧光粉。
本发明首先将生物制品粉末和橙光发射碳纳米点溶解于水中混合搅拌，得到混合溶液，其目的是得到吸附有橙光发射碳纳米点的生物制品粉末。
得到混合溶液后，将所述混合溶液过滤。其中，本发明对所述过滤的方法并没有特殊限制，能够实现将未吸附到生物制品粉末颗粒表面的碳纳米点与吸附有橙光发射碳纳米点的生物制品粉末分离的目的的过滤方法即可。
将过滤得到的固体物质进行依次经过冷冻干燥和研磨得到橙光发射碳纳米点荧光粉。本发明对所述冷冻干燥的方法并没有特殊限制，本领域技术人员公知的冷冻方法即可。在本发明中，经过研磨后，得到的橙光发射碳纳米点荧光粉的粒径范围为5～100微米。
本发明还提供了一种白光发射的发光二极管，具体的：
将上述制备得到的橙光发射碳纳米点荧光粉与树脂混合，得到混合涂料；
将所述混合浆料涂覆于冷白光的发光二极管表面，得到暖白光发射的发光二极管。
本发明制备的荧光粉具有良好的荧光量子效率，当应用于发光二极管上时，使发光二极管具有良好的荧光量子效率。
本发明提供的橙光发射碳纳米点具有特定的核壳结构，使所述橙光发射碳纳米点在橙光波段的发光效率提高。另外，本发明提供的橙光发射碳纳米点可以用于制备荧光墨水、荧光粉以及白光发射的发光二极管。其中，本发明通过以橙光发射碳纳米点为原料，制备得到的荧光墨水和荧光粉具有高荧光发光量子效率。进一步的，以上述荧光粉为原料制备白光发射的发光二极管，并应用于照明设备中。
结果表明，本发明提供的橙光发射碳纳米点具有高效的橙光发射，在乙醇溶液中的荧光量子效率可达47％。本发明的高效橙光发射的生物基碳纳米点荧光粉固态下的荧光量子效率可达21％。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的橙光发射碳纳米点及其制备方法和应用进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
(1)2g尿素与1g柠檬酸配成10mL二甲基甲酰胺(DMF)溶液，置于聚四氟乙烯高压反应釜中，160℃下反应4小时。将所得的溶液通过旋转蒸发除去大部分DMF，加入大量乙醇得到沉淀，为富氮碳基内核、表面含有大量羧基官能团的碳纳米点。
(2)将(1)所得的碳纳米点溶于20mLNaOH水溶液(50mg/mL)溶液搅拌1min，在16000rmin-1速度下离心10min.离心所得固体经水洗、离心(16000rmin-1,10min)两次，洗掉过量的碱和盐类杂质，在-40℃冷冻干燥得到橙光发射碳纳米点。
对实施例1制备的碳纳米点进行紫外-可见吸收和荧光发射光谱分析，结果如图1所示，图1为实施例1制备的橙光发射碳纳米点的紫外-可见吸收和荧光发射光谱图，图1中，(a)为实施例1制备的橙光发射碳纳米点的紫外-可见吸收光谱图；(b)为实施例1制备的橙光发射碳纳米点的荧光发射光谱图。从图1可以看出，碳纳米点在橙光区具有发射峰，计算得到荧光量子效率为47％。所述具有高效橙光发射的碳纳米点，发射峰位580nm，荧光量子效率47％，表面阳离子为Na+。
对实施例1制备的碳纳米点进行傅里叶变换红外光谱分析，结果如图2所示，图2为实施例1制备的橙光发射碳纳米点的傅里叶变换红外光谱图。由图2可知，图2中的特征吸收峰νas(COO)(1580cm-1)证明了碳纳米点表面羰基盐基团的存在。
对实施例1制备的碳纳米点进行电镜分析，结果见图3，图3为实施例1制备的橙光发射碳纳米点的透射电子显微镜和高分辨透射电子显微镜照片，图3中，(a)为实施例1制备的橙光发射碳纳米点的透射电子显微镜照片；(b)为实施例1制备的橙光发射碳纳米点的高分辨透射电子显微镜照片。通过图3可以看出，碳纳米点尺寸在4-10nm，并具有良好的结晶性。
实施例2
(1)4g尿素与1g柠檬酸配成10mL二甲基甲酰胺(DMF)溶液，置于聚四氟乙烯高压反应釜中，160℃下反应10小时。将所得的溶液通过旋转蒸发除去大部分DMF，加入大量乙醇得到沉淀，为富氮碳基内核、表面含有大量羧基官能团的碳纳米点。
(2)将(1)所得的碳纳米点溶于20mLNaOH水溶液(50mg/mL)溶液搅拌1min，在16000rmin-1速度下离心10min.离心所得固体经水洗、离心(16000rmin-1,10min)两次，洗掉过量的碱和盐类杂质，在-40℃冻干得到橙光发射碳纳米点。
对实施例2制备的碳纳米点进行紫外-可见吸收和荧光发射光谱分析，结果如图4所示，图4为实施例2制备的橙光发射碳纳米点的紫外-可见吸收和荧光发射光谱图，图4中，(a)为实施例2制备的橙光发射碳纳米点的紫外-可见吸收光谱图；(b)为实施例2制备的橙光发射碳纳米点的荧光发射光谱图。从图4可以看出，碳纳米点在橙光区具有发射峰，计算得到荧光量子效率为42％。所述具有高效橙光发射的碳纳米点，发射峰位590nm，荧光量子效率42％，表面阳离子为Na+。
实施例3
(1)2g尿素与1g柠檬酸配成10mL二甲基甲酰胺(DMF)溶液，置于聚四氟乙烯高压反应釜中，160℃下反应4小时。将所得的溶液通过旋转蒸发除去大部分DMF，加入大量乙醇得到沉淀，为富氮碳基内核、表面含有大量羧基官能团的碳纳米点。
(2)将(1)所得的碳纳米点溶于20mLKOH水溶液(50mg/mL)溶液搅拌1min，在16000rmin-1速度下离心10min.离心所得固体经水洗、离心(16000rmin-1,10min)两次，洗掉过量的碱和盐类杂质，在-40℃冻干得到橙光发射碳纳米点。
对实施例3制备的碳纳米点进行紫外-可见吸收和荧光发射光谱分析，结果如图5所示，图5为实施例3制备的橙光发射碳纳米点的紫外-可见吸收和荧光发射光谱图，图5中，(a)为实施例3制备的橙光发射碳纳米点的紫外-可见吸收光谱图；(b)为实施例3制备的橙光发射碳纳米点的荧光发射光谱图。从图5可以看出，碳纳米点在橙光区具有发射峰，计算得到荧光量子效率为38％。所述具有高效橙光发射的碳纳米点，发射峰位580nm，荧光量子效率38％，表面阳离子为K+。
实施例4
(1)2g尿素与1g柠檬酸配成10mL二甲基乙酰胺(DMAC)溶液，置于聚四氟乙烯高压反应釜中，200℃下反应6小时。将所得的溶液通过旋转蒸发除去大部分DMAC，加入大量乙醇得到沉淀，为富氮碳基内核、表面含有大量羧基官能团的碳纳米点。
(2)将(1)所得的碳纳米点溶于20mLKOH水溶液(50mg/mL)溶液搅拌1min，在16000rmin-1速度下离心10min.离心所得固体经水洗、离心(16000rmin-1,10min)两次，洗掉过量的碱和盐类杂质，-40℃冻干得到橙光发射碳纳米点。
对实施例4制备的碳纳米点进行紫外-可见吸收和荧光发射光谱分析，结果如图6所示，图6为实施例4制备的橙光发射碳纳米点的紫外-可见吸收和荧光发射光谱图，图6中，(a)为实施例4制备的橙光发射碳纳米点的紫外-可见吸收光谱图；(b)为实施例4制备的橙光发射碳纳米点的荧光发射光谱图。从图6可以看出，碳纳米点在橙光区具有发射峰，计算得到荧光量子效率为40％。所述具有高效橙光发射的碳纳米点，发射峰位582nm，荧光量子效率40％，表面阳离子为Na+。
实施例5
(1)2g尿素与1g柠檬酸配成10mL二甲基乙酰胺(DMF)溶液，置于聚四氟乙烯高压反应釜中，200℃下反应6小时。将所得的溶液通过旋转蒸发除去大部分DMF，加入大量乙醇得到沉淀，为富氮碳基内核、表面含有大量羧基官能团的碳纳米点。
(2)将(1)所得的碳纳米点溶于20mLLiOH水溶液(50mg/mL)溶液搅拌1min，在16000rmin-1速度下离心10min.离心所得固体经水洗、离心(16000rmin-1,10min)两次，洗掉过量的碱和盐类杂质，-40℃冻干得到橙光发射碳纳米点。
对实施例5制备的碳纳米点进行紫外-可见吸收和荧光发射光谱分析，结果如图7所示，图7为实施例5制备的橙光发射碳纳米点的紫外-可见吸收和荧光发射光谱图，图7中，(a)为实施例5制备的橙光发射碳纳米点的紫外-可见吸收光谱图；(b)为实施例5制备的橙光发射碳纳米点的荧光发射光谱图。从图7可以看出，碳纳米点在橙光区具有发射峰，计算得到荧光量子效率为38％。所述具有高效橙光发射的碳纳米点，发射峰位577nm，荧光量子效率38％，表面阳离子为Li+。
实施例6
(1)5g尿素与0.5g柠檬酸配成10mL二甲基乙酰胺(DMF)溶液，置于聚四氟乙烯高压反应釜中，200℃下反应6小时。将所得的溶液通过旋转蒸发除去大部分DMF，加入大量乙醇得到沉淀，为富氮碳基内核、表面含有大量羧基官能团的碳纳米点。
(2)将(1)所得的碳纳米点溶于20mLNaOH水溶液(50mg/mL)溶液搅拌1min，在16000rmin-1速度下离心10min.离心所得固体经水洗、离心(16000rmin-1,10min)两次，洗掉过量的碱和盐类杂质，-40℃冻干得到橙光发射碳纳米点。
对实施例6制备的碳纳米点进行紫外-可见吸收和荧光发射光谱分析，结果如图8所示，图8为实施例6制备的橙光发射碳纳米点的紫外-可见吸收和荧光发射光谱图，图8中，(a)为实施例6制备的橙光发射碳纳米点的紫外-可见吸收光谱图；(b)为实施例6制备的橙光发射碳纳米点的荧光发射光谱图。从图8可以看出，碳纳米点在橙光区具有发射峰，计算得到荧光量子效率为32％。所述具有高效橙光发射的碳纳米点，发射峰位579nm，荧光量子效率32％，表面阳离子为Na+。
实施例7
(1)2g尿素与1g柠檬酸配成10mL二甲基乙酰胺(DMF)溶液，置于聚四氟乙烯高压反应釜中，200℃下反应6小时。将所得的溶液通过旋转蒸发除去大部分DMF，加入大量乙醇得到沉淀，为富氮碳基内核、表面含有大量羧基官能团的碳纳米点。
(2)将(1)所得的碳纳米点溶于20mLNaOH水溶液(50mg/mL)溶液搅拌1min，在16000rmin-1速度下离心10min.离心所得固体经水洗、离心(16000rmin-1,10min)两次，洗掉过量的碱和盐类杂质，-40℃冻干得到橙光发射碳纳米点。
对实施例7制备的碳纳米点进行紫外-可见吸收和荧光发射光谱分析，结果如图9所示，图9为实施例7制备的橙光发射碳纳米点的紫外-可见吸收和荧光发射光谱图，图9中，(a)为实施例7制备的橙光发射碳纳米点的紫外-可见吸收光谱图；(b)为实施例7制备的橙光发射碳纳米点的荧光发射光谱图。从图9可以看出，碳纳米点在橙光区具有发射峰，计算得到荧光量子效率为35％。所述具有高效橙光发射的碳纳米点，发射峰位582nm，荧光量子效率35％，表面阳离子为Na+。
实施例8
橙光碳纳米点荧光墨水的制备：
取10mg实施例1中制备的碳纳米点溶解于100ml去离子水中，配置成橙光碳纳米点的荧光墨水，用蘸水钢笔蘸取荧光墨水，在白纸上书写得到***字迹，待水干后，将白纸置于紫外灯下，得到橙色荧光字迹。结果见图10，图10为在紫外光下实施例8制备的橙光碳纳米点荧光墨水书写的图案。
实施例9
橙光碳纳米点荧光墨水的制备：
取1mg实施例1中所述的碳纳米点溶解于30ml乙醇中，配置成橙光碳纳米点的荧光墨水，用蘸水钢笔蘸取荧光墨水，在白纸上书写得到***字迹，待乙醇干后，将白纸置于紫外灯下，得到橙色荧光字迹。
实施例10
橙光发射的生物基碳纳米点荧光粉的制备：
将实施例1制备的碳纳米点(10mg)与淀粉(1g)混合溶解在10ml水中，并持续搅拌1min，将所得到混合反应液经过滤，以分离掉未吸附到淀粉颗粒表面的碳纳米点，将所得到的滤过物经真空冻干机冻干后，充分研磨成粉，得到粒径为10-40微米的高效橙光发射的生物基碳纳米点荧光粉，荧光粉的荧光量子效率为21％。结果见图11，图11为实施例10制备的淀粉基橙光发射碳纳米点荧光粉在紫外光照下的照片。
实施例11
橙光发射的生物基碳纳米点荧光粉制备白光LED灯。
上述LED灯的制备方法：
将实施例11制备的荧光粉与环氧有机硅树脂(购于道康宁公司生产的型号为sylgard184的环氧有机硅树脂)涂抹于冷白光的LED灯上，其中冷白光LED灯为已有发明专利(CN104263364A)，得到具有暖白光发射的LED灯，色坐标为(0.41,0.45)和色温为(3708K)。具体见图12，图12为实施例11制备的基于淀粉基橙光发射碳纳米点荧光粉制备的LED灯的照片。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种橙光发射碳纳米点，其特征在于，包括富氮碳基内核和包覆于所述富氮碳基内核表面的阳离子钝化层。
2.根据权利要求1所述的橙光发射碳纳米点，其特征在于，所述阳离子钝化层中的阳离子为钠离子、钾离子和锂离子中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的橙光发射碳纳米点，其特征在于，所述富氮碳基内核按照如下方法进行制备：
将尿素与多羧基化合物溶解于高沸点有机溶剂中，在密闭的条件下加热反应，得到富氮碳基内核。
4.一种橙光发射碳纳米点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将尿素与多羧基化合物溶解于高沸点有机溶剂中，在密闭的条件下加热反应，得到富氮碳基内核；
将所述富氮碳基内核分散于碱性溶液中进行处理，得到橙光发射碳纳米点。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述高沸点有机溶剂选自N，N’-二甲基甲酰胺、N，N’-二甲基乙酰胺和二甲基亚砜中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述多羧基化合物选自柠檬酸、乙二酸和酒石酸中的一种或多种。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述尿素与多羧基化合物的质量比为(0.1～4):1。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述碱性溶液为氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液或氢氧化锂水溶液。
9.一种荧光墨水，其特征在于，包括有机溶剂和分散于水或有机溶剂中的橙光发射碳纳米点；
所述橙光发射碳纳米点选自权利要求1～3任意一项权利要求所述的橙光发射碳纳米点或者权利要求4～8任意一项权利要求所述的制备方法制备得到的橙光发射碳纳米点。
10.一种橙光发射碳纳米点荧光粉，其特征在于，包括生物制品粉末和橙光发射碳纳米点；
所述橙光发射碳纳米点选自权利要求1～3任意一项权利要求所述的橙光发射碳纳米点或者权利要求4～8任意一项权利要求所述的制备方法制备得到的橙光发射碳纳米点。
CN201511023117.2A 2015-12-30 2015-12-30 一种橙光发射碳纳米点及其制备方法和应用 Active CN105419794B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511023117.2A CN105419794B (zh) 2015-12-30 2015-12-30 一种橙光发射碳纳米点及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201511023117.2A CN105419794B (zh) 2015-12-30 2015-12-30 一种橙光发射碳纳米点及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105419794A true CN105419794A (zh) 2016-03-23
CN105419794B CN105419794B (zh) 2017-12-15

Family

ID=55498345

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201511023117.2A Active CN105419794B (zh) 2015-12-30 2015-12-30 一种橙光发射碳纳米点及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105419794B (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106520116A (zh) * 2016-10-11 2017-03-22 杭州电子科技大学 一种红色发光碳量子点及其制备方法和应用
CN106566543A (zh) * 2016-11-10 2017-04-19 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种可见区全谱段发光可调碳纳米点及其制备方法
CN106883854A (zh) * 2017-02-20 2017-06-23 陕西科技大学 稀土基量子点复合纳米纤维素及其制备方法和应用
CN108359454A (zh) * 2018-02-08 2018-08-03 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 具有红光发射的碳纳米点、制备方法及其应用
CN108913132A (zh) * 2018-07-20 2018-11-30 江南大学 一种双发射碳基纳米探针的制备方法及其产物
CN109781677A (zh) * 2017-11-13 2019-05-21 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于检测不同水体中Hg2+的碳点材料的制备方法
CN110194952A (zh) * 2019-05-15 2019-09-03 湖北大学 一种锰离子掺杂的橙黄色发光碳量子点的合成方法
CN110373184A (zh) * 2019-06-28 2019-10-25 湖北大学 一种高产率红色荧光碳量子点材料的合成方法
CN111187618A (zh) * 2020-01-13 2020-05-22 山西大学 一种橘色荧光碳量子点及其制备方法和应用
CN111704828A (zh) * 2020-06-18 2020-09-25 澳门大学 加密墨水、防伪加密方法和多重加密***及应用
CN114214063A (zh) * 2021-12-17 2022-03-22 华东师范大学 一种单基质白光发射碳点荧光粉的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102849722A (zh) * 2012-08-29 2013-01-02 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种碳纳米点及其制备方法与应用
CN104388082A (zh) * 2014-10-31 2015-03-04 温州大学 一种橙色氮、硫共掺杂碳量子点的绿色合成方法
CN104812697A (zh) * 2012-11-29 2015-07-29 北京奈艾斯新材料科技有限公司 一种氮硫共掺石墨烯量子点的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102849722A (zh) * 2012-08-29 2013-01-02 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种碳纳米点及其制备方法与应用
CN104812697A (zh) * 2012-11-29 2015-07-29 北京奈艾斯新材料科技有限公司 一种氮硫共掺石墨烯量子点的制备方法
CN104388082A (zh) * 2014-10-31 2015-03-04 温州大学 一种橙色氮、硫共掺杂碳量子点的绿色合成方法

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106520116B (zh) * 2016-10-11 2019-06-11 杭州电子科技大学 一种红色发光碳量子点及其制备方法和应用
CN106520116A (zh) * 2016-10-11 2017-03-22 杭州电子科技大学 一种红色发光碳量子点及其制备方法和应用
CN106566543A (zh) * 2016-11-10 2017-04-19 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种可见区全谱段发光可调碳纳米点及其制备方法
CN106566543B (zh) * 2016-11-10 2019-03-05 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种可见区全谱段发光可调碳纳米点及其制备方法
CN106883854B (zh) * 2017-02-20 2019-10-29 陕西科技大学 稀土基量子点复合纳米纤维素及其制备方法和应用
CN106883854A (zh) * 2017-02-20 2017-06-23 陕西科技大学 稀土基量子点复合纳米纤维素及其制备方法和应用
CN109781677A (zh) * 2017-11-13 2019-05-21 中国科学院大连化学物理研究所 一种用于检测不同水体中Hg2+的碳点材料的制备方法
CN108359454A (zh) * 2018-02-08 2018-08-03 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 具有红光发射的碳纳米点、制备方法及其应用
CN108913132A (zh) * 2018-07-20 2018-11-30 江南大学 一种双发射碳基纳米探针的制备方法及其产物
CN110194952A (zh) * 2019-05-15 2019-09-03 湖北大学 一种锰离子掺杂的橙黄色发光碳量子点的合成方法
CN110373184A (zh) * 2019-06-28 2019-10-25 湖北大学 一种高产率红色荧光碳量子点材料的合成方法
CN111187618A (zh) * 2020-01-13 2020-05-22 山西大学 一种橘色荧光碳量子点及其制备方法和应用
CN111187618B (zh) * 2020-01-13 2023-04-18 山西大学 一种橘色荧光碳量子点及其制备方法和应用
CN111704828A (zh) * 2020-06-18 2020-09-25 澳门大学 加密墨水、防伪加密方法和多重加密***及应用
CN111704828B (zh) * 2020-06-18 2023-08-08 澳门大学 加密墨水、防伪加密方法和多重加密***及应用
CN114214063A (zh) * 2021-12-17 2022-03-22 华东师范大学 一种单基质白光发射碳点荧光粉的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105419794B (zh) 2017-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105419794A (zh) 一种橙光发射碳纳米点及其制备方法和应用
CN105647526B (zh) 一种近全光谱荧光纳米碳点及其制备方法
CN106167702B (zh) 一种发射白色荧光的氮杂石墨烯量子点的制备方法
CN106423153B (zh) 掺银二氧化钛纳米管的制备方法及氧气指示剂
CN106566543A (zh) 一种可见区全谱段发光可调碳纳米点及其制备方法
CN106111108B (zh) 一种掺杂纳米氧化锌的制备方法及其在光催化方向的应用
CN105542560B (zh) 一种紫外光胶印连机白墨及其制备方法
CN104355301A (zh) 一种水溶性碳点的制备方法
CN109810698A (zh) 一种发光碳量子点及其制备方法和应用
CN109825288A (zh) 一种红色固态荧光碳点及其制备方法和应用
CN106497552B (zh) 一种纯有机室温磷光材料及其制备方法和应用
CN110373184A (zh) 一种高产率红色荧光碳量子点材料的合成方法
CN108659831A (zh) 一种一锅法制备固体室温磷光碳点的方法
CN109385269B (zh) 一种pH敏感型双荧光聚合物量子点的制备和应用
CN105623643B (zh) 一种复合荧光颜料的制备方法
Yan et al. Polyacrylonitrile fluorescent nanofibers for selective and reversible copper detection in aqueous solutions
CN107603597A (zh) 一种碳酸钙基荧光材料及其制备方法
CN105154069A (zh) 一种氮掺杂碳点配位稀土多色可调发光材料及其制备方法
CN107312536A (zh) 一种红色发光稀土复合材料、制备方法及应用
CN110396107A (zh) 一种高稳定黄色发光手性纳米银簇材料及其在白光led中的应用
CN101906302B (zh) 一种印痕显现和提取用半导体量子点荧光试剂的制备方法
CN116534812A (zh) 一种荧光石墨相氮化碳量子点、其制备方法及应用
CN113684019B (zh) 一种促进植物生长的光转化膜及其制备方法
CN101697873A (zh) 采用纳米氧化锌显现潜手印的方法
CN110724528B (zh) 一种松香基碳点材料及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant