CN105567226A - 聚硅氧烷功能化碳点及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种聚硅氧烷功能化碳点。碳点尺寸为1-10nm，碳点表面修饰有聚硅氧烷，聚硅氧烷通过化学接枝在碳点表面。碳点在波长为300～880nm光照下发出蓝光到绿光。本发明还公开了此聚硅氧烷功能化碳点的制备及应用。本发明中聚硅氧烷功能化碳点可替代荧光粉实现在白光LED领域的应用，可同时作为光转换层与封装层材料，且制备的白光LED具有较好的白光品质与折射系数，可满足商用要求。
Description
技术领域
本发明涉及发光材料领域。更具体地，涉及一种聚硅氧烷功能化碳点、制备方法及在白光LED照明领域的应用。
背景技术
发光二极管(LED)由于其低功率消耗，使用寿命长，耐久性好等优越性能的在显示和照明领域发挥重要的作用。目前，商用白光LED是基于YAG:Ce蓝色LED，黄色荧光粉作为光转换层分散在硅树脂或聚合物中，将二者结合，并可得到二基色型的白光LED。然而，微米尺度的荧光粉存在挡光，漏光的问题，这将严重影响白光LED的光学性能。另一方面，这些荧光粉通常涉及昂贵的且对环境造成污染的稀土离子。上述缺陷会极大的限制荧光粉在白光LED的应用。
鉴于此，寻找新颖环保的可替代荧光粉的光转换材料迫在眉睫。近来，相关课题组报道了采用发光有机聚合物，量子点和及碳点在白光LED领域的应用。量子点与封装硅树脂或聚合物相容性较差，这将严重影响器件的光学特性和稳定性，量子点还存在严重的光闪烁行为。此外，具有宽波段吸收与发射有机聚合物用作光转换层时，光漂白严重且热稳定性较差。
发光碳点作为新型的绿色碳纳米材料已经受到广泛关注，相比半导体量子点，其具有良好的生物相容性，优异的光稳定性及易于功能化的优点。对碳点表面进行功能化，可以赋予其更多潜在的应用。目前，基于碳点的宏观结构可以通过将碳点直接分散在硅胶或有机聚合物中实现。但在这种方法中碳点的掺杂浓度是有限的。通过化学键将碳点与有机硅聚合物接枝，将有助于提高碳点在复合材料里的掺杂浓度和提升与封装基质材料的相容性。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种聚硅氧烷功能化碳点。
本发明的第二个目的在于提供一种聚硅氧烷功能化碳点的制备方法。
本发明的第三个目的在于提供一种聚硅氧烷功能化碳点的应用。有效优化了传统白光LED中发光材料与封装材料的性能。
为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：
一种聚硅氧烷功能化碳点，所述聚硅氧烷功能化碳点尺寸为1-10nm，碳点表面修饰有聚硅氧烷，聚硅氧烷通过化学键接枝在在碳点表面。
优选地，所述碳点在波长300～880nm光照下发出蓝光到绿光。
优选地，所述聚硅氧烷侧链连接有功能基团；所述功能基团可选自但不局限于异氰酸酯丙基、苯基、氨基、乙烯基或烃基；所述功能基团的摩尔数可调。
优选地，所述聚硅氧烷为线性或半交联网状结构；所述聚硅氧烷选自硅油、硅树脂或硅橡胶。
优选地，所述硅油包括异氰酸酯丙基甲基硅油、甲基苯基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基氨基硅油、甲基含氢硅油或其改性硅油中的一种或几种；所述硅树脂包括环氧硅树脂、乙烯基硅树脂、丙烯酸硅树脂或其改性硅树脂中的一种或几种；所述硅橡胶包括甲基乙烯基硅橡胶、甲基乙烯基苯基硅橡胶、甲基三氟丙基硅橡胶或其改性硅橡胶中的一种或几种。
为达到上述第二个目的，本发明采用下述技术方案：
一种聚硅氧烷功能化碳点的制备方法，包括溶剂热法、热解法或微波法。
优选地，所述聚硅氧烷功能化碳点的制备过程中聚硅氧烷在碳点生成的同时，通过化学反应接枝在碳点上，获得聚硅氧烷功能化碳点。
优选地，所述溶剂热法包括如下步骤：将分解温度为150～300℃的有机化合物与聚硅氧烷混合，于150～300℃的温度下进行溶剂热反应，反应时间为4～16h，反应完成后提纯。
优选地，所述热解法包括如下步骤：将分解温度为150～300℃的有机化合物与聚硅氧烷混合，在氮气气氛下，于150～350℃温度下进行热解反应，反应时间为1～120min，反应完成后进行提纯。
优选地，所述溶剂热反应的反应温度为170℃，反应时间为4h。
优选地，所述热解反应的反应温度为240～280℃，反应时间为1～60min。
上述溶剂热法和热解法中的有机化合物包括多元酸、糖类、氨基酸类、碳水化合物或其衍生物中的一种或几种；多元酸包括柠檬酸、葡萄糖、谷氨酸或苹果酸等。
为达到上述第三个目的，本发明采用下述技术方案：
聚硅氧烷功能化碳点在白光LED领域的应用，聚硅氧烷功能化碳点同时作为白光LED的发光层和封装层，所述碳点作为白光LED发光层发出白光。其中，聚硅氧烷功能化碳点是通过自封装来作为白光LED的封装层。
本发明的有益效果如下：
本发明通过简单的一步溶剂热或热解法制备了绿色环保的聚硅氧烷功能化的发光碳点材料。本发明中聚硅氧烷的结构可设计，有助于制备满足不同要求的功能化碳点材料。
本发明聚硅氧烷功能化的碳点具有自封装功能，相比于传统的荧光粉及其他光转换材料与封装树脂相容性更好，提供更好的透明性和分散性。并且可以同时作为白光LED光转换层与封装层，有效改善了传统白光LED中发光材料与封装材料相容性问题，并且此碳点基的封装层具有较好的白光品质与较高的折光系数。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出实施案例1的硅油功能化碳点透射电镜图(a)及粒径分布图(b)。
图2示出实施案例1的硅油功能化碳点吸收与荧光光谱。
图3示出实施案例1的硅油功能化碳点及其三维硅橡胶材料傅里叶变换红外图谱。
图4示出实施案例1的硅油功能化碳点及其三维硅橡胶材料日光与荧光图及吸收与荧光光谱。
图5示出实施案例1的硅油功能化碳点三维硅橡胶材料断面的扫描电镜图。
图6示出实施案例1的硅油功能化碳点三维硅橡胶材料透过率图谱。
图7示出实施案例1的硅油功能化碳点三维硅橡胶材料热重曲线。
图8示出实施案例1的硅油功能化碳点基白光LED的发光光谱。
图9示出实施案例12的硅油功能化碳点基白光LED的发光光谱。
图10示出实施案例15的硅油功能化碳点基白光LED的发光光谱。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
在高压反应釜里加入异氰酸酯丙基甲基硅油和柠檬酸乙醇溶液，170℃反应4h；柱分离后得到碳点浓度已知的浓缩的异氰酸酯丙基甲基硅油碳点乙醇溶液。将异氰酸酯丙基甲基硅油碳点直接涂敷在蓝光LED芯片上，固化。蓝光与碳点发光结合，得到白光。
为了获得荧光量子产率较高的异氰酸酯丙基甲基硅油功能化碳点，反应过程中选取不同分子量的异氰酸酯丙基甲基硅油，如表1所示。结果表明，量子效率约为16％。
表1不同分子量的异氰酸酯丙基甲基硅油制备的碳点的量子产率
图1说明碳点呈圆形并且均匀分布，平均尺寸为2.9nm，条纹间距为0.23nm。图2为碳点的吸收与发射图谱，碳点无明显的吸收峰，在280nm，300nm，360nm等处有肩峰。碳点的发射具有激发波长依赖性，360nm激发时，发射峰为440nm，激发波长为460nm时，发射峰可达550nm，这一发光特性对于碳点在白光LED的应用是必要的。
图3碳点表面的1020cm-1、1080cm-1(νSi-O-Si)和1645cm-1(νCONH)处的峰表明，异氰酸酯丙基甲基硅油功能化碳点已成功制备。另外碳点表面还存在较强的羧基峰(1710cm-1)。这类碳点可自交联或共交联生成硅橡胶材料，相比纯碳点材料，其中N-H与-OH峰明显变弱。比较交联的硅橡胶材料中碳点含量为25wt％时与含量为50wt％的碳点基硅橡胶的红外峰，25wt％掺杂时，羧基的峰消失，这些表明羧基与氨基被消耗并且反应生成了交联的硅橡胶材料。
图4为碳点基三维硅橡胶的日光与荧光照片(a)及吸收与发射光谱，一系列不同碳点浓度的三维硅橡胶材料可成功制备，硅橡胶材料无明显吸收，这与碳点相似。360nm激发时(b)，发射主要集中在440nm(c)，但在25wt％-100wt％的样品中，会在500-550nm波段内有发射。460nm激发时，10wt％-100wt％样品的发射分别在504nm，503nm，526nm，533nm，544nm。随着碳点掺杂浓度的提高，发射波长逐渐红移。
图5为碳点基三维硅橡胶断面的扫描电镜图，放大倍数分别为3.5k(a)和3.0k(b)，断面未发生任何团聚及相分离现象。
图6为不同碳点浓度的硅橡胶的透过率曲线，其在510-1400nm波段具有>80％的透过率，这说明我们制备碳点基硅橡胶材料具有较高的透明度，这在光学器件应用中极为重要。
图7为碳点基硅橡胶材料的热重分析，室温-200℃，10wt％-100wt％样品的失重分别为12％，9％，8％，6％，5％，100wt％样品失重最小。到800℃时，10wt％样品的失重最大，50wt％与7wt％样品的失重最小且相当。
图8为碳点基白光LED的发光光谱及CIE图谱。左边的发射峰来自蓝光芯片，波段在460nm，右边的发射峰来自于碳点材料，460nm激发，发射波段在600nm。将二者的发射峰结合，便得到的肉眼所观察的白光。碳点基白光的CIE值位于(0.33,0.28)，与纯白光的CIE值(0.33,0.33)非常接近。并且碳点基封装层的折射系数为1.5107，可满足与商用封装材料的要求。
本实施例中所指的质量分数均为交联的硅橡胶材料中碳点的含量。
实施例2
在高压反应釜里加入异氰酸酯丙基甲基硅油乙醇溶液，再加入苹果酸乙醇溶液，磁力搅拌得到共混的溶液；将反应釜放入鼓风烘箱中，170℃反应4h；萃取分离后得到异氰酸酯丙基甲基硅油碳点乙醇溶液。
实施例3
在高压反应釜里加入异氰酸酯丙基甲基硅油乙醇溶液，再加入苹果酸乙醇溶液，磁力搅拌得到共混的溶液；将反应釜放入鼓风烘箱中，150℃反应16h；萃取分离后得到异氰酸酯丙基甲基硅油碳点乙醇溶液。
实施例4
在高压反应釜里加入异氰酸酯丙基甲基硅油乙醇溶液，再加入苹果酸乙醇溶液，磁力搅拌得到共混的溶液；将反应釜放入鼓风烘箱中，300℃反应8h；萃取分离后得到异氰酸酯丙基甲基硅油碳点乙醇溶液。
实施例5
在100ml三口烧瓶中加入10mL异氰酸酯丙基甲基硅油，高纯氮气脱气5min。在通氮和搅拌下，升温到270℃，在体系中快速加入3.0g柠檬酸，在此温度下保持1min。得到的产物自然冷却至室温，重结晶和柱分离提纯得到乙烯基苯基硅树脂碳点。将碳点溶液进行蒸发，得到碳点浓度已知的浓缩的异氰酸酯丙基甲基硅油碳点乙醇溶液。
实施例6
在100ml三口烧瓶中加入10mL异氰酸酯丙基甲基硅油，高纯氮气脱气5min。在通氮和搅拌下，升温到270℃，在体系中快速加入3.0g柠檬酸，在此温度下保持60min。得到的产物自然冷却至室温，重结晶和柱分离提纯得到乙烯基苯基硅树脂碳点。将碳点溶液进行蒸发，得到碳点浓度已知的浓缩的异氰酸酯丙基甲基硅油碳点乙醇溶液。
实施例7
在100ml三口烧瓶中加入10mL异氰酸酯丙基甲基硅油，高纯氮气脱气5min。在通氮和搅拌下，升温到270℃，在体系中快速加入3.0g柠檬酸，在此温度下保持120min。得到的产物自然冷却至室温，重结晶和柱分离提纯得到乙烯基苯基硅树脂碳点。将碳点溶液进行蒸发，得到碳点浓度已知的浓缩的异氰酸酯丙基甲基硅油碳点乙醇溶液。
实施例8
在100ml三口烧瓶中加入10mL异氰酸酯丙基甲基硅油，高纯氮气脱气5min。在通氮和搅拌下，升温到150℃，在体系中快速加入3.0g柠檬酸，在此温度下保持1min。得到的产物自然冷却至室温，重结晶和柱分离提纯得到乙烯基苯基硅树脂碳点。将碳点溶液进行蒸发，得到碳点浓度已知的浓缩的异氰酸酯丙基甲基硅油碳点乙醇溶液。
实施例9
在100ml三口烧瓶中加入10mL异氰酸酯丙基甲基硅油，高纯氮气脱气5min。在通氮和搅拌下，升温到240℃，在体系中快速加入3.0g柠檬酸，在此温度下保持1min。得到的产物自然冷却至室温，重结晶和柱分离提纯得到乙烯基苯基硅树脂碳点。将碳点溶液进行蒸发，得到碳点浓度已知的浓缩的异氰酸酯丙基甲基硅油碳点乙醇溶液。
实施例10
在100ml三口烧瓶中加入10mL异氰酸酯丙基甲基硅油，高纯氮气脱气5min。在通氮和搅拌下，升温到280℃，在体系中快速加入3.0g柠檬酸，在此温度下保持1min。得到的产物自然冷却至室温，重结晶和柱分离提纯得到乙烯基苯基硅树脂碳点。将碳点溶液进行蒸发，得到碳点浓度已知的浓缩的异氰酸酯丙基甲基硅油碳点乙醇溶液。
实施例11
在100ml三口烧瓶中加入10mL异氰酸酯丙基甲基硅油，高纯氮气脱气5min。在通氮和搅拌下，升温到270℃，在体系中快速加入3.0g苹果酸，在此温度下保持1min。得到的产物自然冷却至室温，重结晶和柱分离提纯得到异氰酸酯丙基甲基硅油碳点。将碳点溶液进行蒸发，得到碳点浓度已知的浓缩的异氰酸酯丙基甲基硅油碳点乙醇溶液。
实施例12
在高压反应釜里加入乙烯基苯基硅树脂乙醇溶液，再加入柠檬酸乙醇溶液，磁力搅拌得到共混的溶液；将反应釜放入鼓风烘箱中，170℃反应4h；萃取分离后得到乙烯基苯基硅树脂碳点乙醇溶液。图9为乙烯基苯基硅树脂碳点基白光LED的发光光谱，左边的发射峰来自蓝光芯片，波段在460nm，右边的发射峰来自于碳点材料，460nm激发，发射波段在600nm。将二者的发射峰结合，便得到的肉眼所观察的白光。
实施例13
在100ml三口烧瓶中加入10mL乙烯基苯基硅树脂，高纯氮气脱气5min。在通氮和搅拌下，升温到270℃，在体系中快速加入3.0g柠檬酸，在此温度下保持1min。得到的产物自然冷却至室温，重结晶和柱分离提纯得到乙烯基苯基硅树脂碳点。将碳点溶液进行蒸发，得到碳点浓度已知的浓缩的乙烯基苯基硅树脂碳点乙醇溶液。
实施例14
在高压反应釜里加入甲基乙烯基硅橡胶乙醇溶液，再加入柠檬酸乙醇溶液，磁力搅拌得到共混的溶液；将反应釜放入鼓风烘箱中，170℃反应4h；萃取分离后得到甲基乙烯基硅橡胶碳点乙醇溶液。
实施例15
在高压反应釜里加入甲基三氟丙基硅橡胶乙醇溶液，再加入柠檬酸乙醇溶液，磁力搅拌得到共混的溶液；将反应釜放入鼓风烘箱中，170℃反应4h；萃取分离后得到甲基三氟丙基硅橡胶碳点乙醇溶液。图10为甲基三氟丙基硅橡胶碳点基白光LED的发光光谱，左边的发射峰来自蓝光芯片，波段在460nm，右边的发射峰来自于碳点材料，460nm激发，发射波段在590nm。将二者的发射峰结合，便得到的肉眼所观察的白光。
实施例16
在100ml三口烧瓶中加入10mL甲基乙烯基硅橡胶，高纯氮气脱气5min。在通氮和搅拌下，升温到270℃，在体系中快速加入3.0g柠檬酸，在此温度下保持1min。得到的产物自然冷却至室温，重结晶和柱分离提纯得到乙烯基苯基硅树脂碳点。将碳点溶液进行蒸发，得到碳点浓度已知的浓缩的甲基乙烯基硅橡胶碳点乙醇溶液。
实施例17
在100ml三口烧瓶中加入10mL甲基三氟丙基硅橡胶，高纯氮气脱气5min。在通氮和搅拌下，升温到270℃，在体系中快速加入3.0g柠檬酸，在此温度下保持1min。得到的产物自然冷却至室温，重结晶和柱分离提纯得到乙烯基苯基硅树脂碳点。将碳点溶液进行蒸发，得到碳点浓度已知的浓缩的甲基三氟丙基硅橡胶碳点乙醇溶液。
实施例18
在100mL烧杯中加入异氰酸酯丙基甲基硅油乙醇溶液，再加入苹果酸乙醇溶液，磁力搅拌得到共混的溶液；将混合溶液转移到微波反应器里，240W反应5min；萃取分离后得到异氰酸酯丙基甲基硅油碳点乙醇溶液。
实施例19
在100mL烧杯中加入乙烯基苯基硅树脂乙醇溶液，再加入苹果酸乙醇溶液，磁力搅拌得到共混的溶液；将混合溶液转移到微波反应器里，240W反应5min；萃取分离后得到乙烯基苯基硅树脂碳点乙醇溶液。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (11)
1.聚硅氧烷功能化碳点，其特征在于：所述聚硅氧烷功能化碳点尺寸为1-10nm；碳点表面修饰有聚硅氧烷，聚硅氧烷通过化学键接枝在碳点表面。
2.根据权利要求1所述的聚硅氧烷功能化碳点，其特征在于：所述聚硅氧烷侧链连接有功能基团；所述功能基团包括但不限于异氰酸酯丙基、苯基、氨基、乙烯基或烃基。
3.根据权利要求1所述的聚硅氧烷功能化碳点，其特征在于：所述聚硅氧烷为线性或半交联网状结构；所述聚硅氧烷选自硅油、硅树脂或硅橡胶。
4.根据权利要求3所述的聚硅氧烷功能化碳点，其特征在于：所述硅油选自异氰酸酯丙基甲基硅油、甲基苯基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基氨基硅油、甲基含氢硅油或其改性硅油；所述硅树脂选自环氧硅树脂、乙烯基硅树脂、丙烯酸硅树脂或其改性硅树脂；所述硅橡胶选自甲基乙烯基硅橡胶、甲基乙烯基苯基硅橡胶、甲基三氟丙基硅橡胶或其改性硅橡胶。
5.如权利要求1-4任一项所述的聚硅氧烷功能化碳点的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括溶剂热法、热解法或微波法。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：聚硅氧烷在碳点生成的同时，通过化学反应接枝在碳点上，获得聚硅氧烷功能化碳点。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述溶剂热法包括如下步骤：将分解温度为150～300℃的有机化合物与聚硅氧烷混合，于150～300℃的温度下进行溶剂热反应，反应时间为4～16h，反应完成后提纯。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述热解法包括如下步骤：将分解温度为150～300℃的有机化合物与聚硅氧烷混合，在氮气气氛下，于150～350℃温度下进行热解反应，反应时间为1～120min，反应完成后进行提纯。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述溶剂热反应的反应温度为170℃，反应时间为4h。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述热解反应的反应温度为240～280℃，反应时间为1～60min。
11.如权利要求1所述的聚硅氧烷功能化碳点在白光LED领域的应用，其特征在于：聚硅氧烷功能化碳点同时作为白光LED的发光层和封装层；所述碳点作为白光LED发光层发出白光。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107794035A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-03-13 | 商丘师范学院 | 一种聚硅氧烷改性碳量子点的合成方法 |
| CN109181309A (zh) * | 2018-07-19 | 2019-01-11 | 常州大学 | 一种改性碳量子点/硅橡胶荧光复合材料的制备方法 |
| CN110041914A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-07-23 | 天津大学 | 荧光发光可调控的碳量子点有机硅树脂及制备方法及用途 |
| CN111040755A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-04-21 | 华南农业大学 | 量子点复合发光材料及其制备和其在led光源中的应用 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040130264A1 (en) * | 2002-12-03 | 2004-07-08 | Ru-Shi Liu | Fluorescent powder for fabricating high brightness white light emitting diodes |
| CN103066188A (zh) * | 2013-01-28 | 2013-04-24 | 山东大学 | 一种蓝光激发碳点发光的白光led及其制备方法 |
| CN103078047A (zh) * | 2013-01-28 | 2013-05-01 | 山东大学 | 一种硅烷功能化碳点激发的白光led及其制备方法 |
| CN103338544A (zh) * | 2013-06-30 | 2013-10-02 | 上海科润光电技术有限公司 | 一种由碳量子点实现的白色电致发光器件 |
| CN103382389A (zh) * | 2013-07-11 | 2013-11-06 | 中山大学 | 一种荧光碳量子点及其发光聚合物基复合材料与制备方法 |
| CN103421495A (zh) * | 2012-05-23 | 2013-12-04 | 中国科学院理化技术研究所 | 有机功能化的发光碳量子点及其制备方法和用途 |
| CN104569375A (zh) * | 2015-01-29 | 2015-04-29 | 三诺生物传感股份有限公司 | 一种制备荧光碳量子点的方法 |
-
2016
- 2016-02-26 CN CN201510939322.7A patent/CN105567226B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040130264A1 (en) * | 2002-12-03 | 2004-07-08 | Ru-Shi Liu | Fluorescent powder for fabricating high brightness white light emitting diodes |
| CN103421495A (zh) * | 2012-05-23 | 2013-12-04 | 中国科学院理化技术研究所 | 有机功能化的发光碳量子点及其制备方法和用途 |
| CN103066188A (zh) * | 2013-01-28 | 2013-04-24 | 山东大学 | 一种蓝光激发碳点发光的白光led及其制备方法 |
| CN103078047A (zh) * | 2013-01-28 | 2013-05-01 | 山东大学 | 一种硅烷功能化碳点激发的白光led及其制备方法 |
| CN103338544A (zh) * | 2013-06-30 | 2013-10-02 | 上海科润光电技术有限公司 | 一种由碳量子点实现的白色电致发光器件 |
| CN103382389A (zh) * | 2013-07-11 | 2013-11-06 | 中山大学 | 一种荧光碳量子点及其发光聚合物基复合材料与制备方法 |
| CN104569375A (zh) * | 2015-01-29 | 2015-04-29 | 三诺生物传感股份有限公司 | 一种制备荧光碳量子点的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| DARIO MOSCONI等: "Synthesis and Photochemical Applications of Processable Polymers Enclosing Photoluminescent Carbon Quantum Dots", 《ACSNANO》 * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107794035A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-03-13 | 商丘师范学院 | 一种聚硅氧烷改性碳量子点的合成方法 |
| CN107794035B (zh) * | 2017-10-27 | 2019-10-22 | 商丘师范学院 | 一种聚硅氧烷改性碳量子点的合成方法 |
| CN109181309A (zh) * | 2018-07-19 | 2019-01-11 | 常州大学 | 一种改性碳量子点/硅橡胶荧光复合材料的制备方法 |
| CN109181309B (zh) * | 2018-07-19 | 2020-10-09 | 常州大学 | 一种改性碳量子点/硅橡胶荧光复合材料的制备方法 |
| CN110041914A (zh) * | 2019-04-22 | 2019-07-23 | 天津大学 | 荧光发光可调控的碳量子点有机硅树脂及制备方法及用途 |
| CN110041914B (zh) * | 2019-04-22 | 2022-08-19 | 天津大学 | 荧光发光可调控的碳量子点有机硅树脂及制备方法及用途 |
| CN111040755A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-04-21 | 华南农业大学 | 量子点复合发光材料及其制备和其在led光源中的应用 |
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