CN113583666B - 一种适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料及其制备方法、应用和使用方法 - Google Patents

一种适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料及其制备方法、应用和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及新材料技术领域，特别是涉及一种适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料及其制备方法、应用和使用方法，该碳点基室温磷光复合材料由NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料和碳点基室温磷光材料组成，该碳点基室温磷光复合材料在近红外激发下能发射出明亮余辉，该碳点基室温磷光复合材料在制造防伪产品、传感产品、信息加密产品、光电器件产品或生物成像产品中具有应用。

Description

一种适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料及其制备 方法、应用和使用方法
技术领域
本发明涉及新材料技术领域，特别是涉及一种适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料及其制备方法、应用和使用方法。
背景技术
室温磷光材料是在室温条件下吸收能量并在辐射停止后仍具有肉眼可见余辉的一类长寿命发光材料。这种长寿命发光能够消除背景荧光和光散射干扰，因此在防伪、传感、信息加密、光电器件、生物成像等领域中，室温磷光材料比荧光材料具有不可替代的优势。
近年来，室温磷光现象不断地在碳点中被发现。碳点基室温磷光材料（Carbondots-based RTP materials，CDPMs）作为一种新型的室温磷光材料，具有余辉性能优异、制备简单、毒性小、稳定性和生物相容性好、结构易于调控等优点。因此，CDPM在实际应用中具有巨大的前景。
随着各种CDPM的出现，人们更多是致力于对其室温磷光特性的调节和优化。当碳点嵌入各种基质中时，磷光发射颜色范围已从蓝色扩展到红色，例如聚合物、氯化钠、硫酸铝、沸石、层状双氢氧化物、二氧化硅、尿素和硼酸。但是，目前的CDPM仍存在不足之处：CDPM激发波长的调节仍然是一个挑战，目前的CDPM只能被紫外（UV）光激发，然而紫外光光能量高、辐射大，单一地依靠紫外光来激发CDPM，无疑是严重限制了CDPM在生产中的应用。
发明内容
本发明的目的之一在于避免现有技术中激发碳点基室温磷光材料余辉的激发波长为紫外光的不足之处而提供一种适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料，该碳点基室温磷光复合材料在近红外激发下激发出余辉发射。
本发明的目的之二在于提供一种适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料的制备方法。
本发明的目的之三在于提供一种适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料的应用。
本发明的目的之四在于提供一种适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料的使用方法。
本发明的目的之一通过以下技术方案实现：
提供一种适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料，其由NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料和碳点基室温磷光材料组成。
上述的NaYF4:Yb,Tm上转换材料作为能量供体，以激发作为能量受体的各种碳点基室温磷光材料。在近红外连续波激光激发下，经过NaYF4:Yb,Tm上转换材料到碳点基室温磷光材料的辐射能量传递，在各种碳点基室温磷光材料中实现了多色余辉。
进一步地，所述NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料与所述碳点基室温磷光材料的重量之比是1:0.5~4。
本发明的一种适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料有益效果：
（1）本发明的碳点基室温磷光复合材料由NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料和碳点基室温磷光材料组成，NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料在近红外光激发下，NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料吸收近红外并发射出紫外光和蓝光，该紫外光和蓝光通过辐射能量直接传递给碳点基室温磷光材料，碳点基室温磷光材料被紫外光激发产生余辉发射，最终实现了碳点基室温磷光材料在近红外光激发下的多色余辉。
（2）本发明的碳点基室温磷光复合材料克服了现有技术只能直接采用紫外光激发碳点基室温磷光材料的局限性，有效地实现了碳点基室温磷光材料在近红外下的余辉发射，为构建近红外光激发的新型室温磷光材料提供了一条通用途径，该碳点基室温磷光复合材料适用于大规模生产应用。
本发明的目的之二通过以下技术方案实现：
提供上述的适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料的制备方法，包括以下步骤，
S1、将配方量的NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料和配方量的碳点基室温磷光材料分别研磨成粉末；
S2、将S1处理后的NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料和碳点基室温磷光材料混合均匀，加入无水乙酸，使NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料和碳点基室温磷光材料在无水乙酸中充分混合，制得固液混料；
S3、将S3制得的固液混料静置沉淀，去除上层清液，将剩下的混料烘干，研磨，制得适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料。
上述制备方法中，NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料与碳点基室温磷光材料在无水乙酸混合下，不但促进NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料与碳点基室温磷光材料混合均匀，并且无水乙酸有效地保证了NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料与碳点基室温磷光材料各自的性能而不受损坏。
进一步地，所述S3中，烘干时间温度为60℃~100℃，烘干时间为8h~12h。该烘干温度和时间能有效地保证了烘干效果以及不会损坏碳点基室温磷光复合材料的性能。
进一步地，所述NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料的制备方法包括以下步骤，
S101：将配方量的乙醇、氨水和油酸混合均匀，得到第一混合液；
S102：往所述第一混合液加入配方量的NaCl、YCl3∙6H2O、YbCl3∙6H2O和TmCl3∙6H2O，混合均匀，得到第二混合液；
S103：往所述第二混合液加入配方量的NH4F，得到第三混合液，将所述第三混合物在100℃~130℃加热条件下搅拌；
S104：将S103处理后的第三混合液转移到反应釜中，对所述反应釜施加压力，以200℃~220℃热处理所述第三混合液20h~30h，热处理后，将第三混合液自然冷却至室温，除去第三混合液的上层油溶液，收集底部的白色沉淀物；
S105：采用环己烷和乙醇的混合液洗涤和离心处理S104收集的白色沉淀物，然后在50℃~70℃下干燥，制得NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料。
上述NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料的制备方法能成功地制备出适用于碳点基室温磷光材料的上转换材料，适合于大规模生产应用。
进一步地，所述乙醇、氨水和油酸的用量之比是20:1~4:10~30。
进一步地，NaCl的加入量为0.05mmol/mL~0.1mmol/mL、YCl3∙6H2O的加入量为0.1mmol/mL~0.3mmol/mL、YbCl3∙6H2O的加入量为0.2mmol/mL~0.5 mmol/mL、TmCl3∙6H2O的加入量为0.01mmol/mL~0.03mmol/mL。
进一步地，NH4F的加入量为1mmol/mL~2mmol/mL。
本发明的一种适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料的制备方法的有益效果：
（1）本发明的制备方法以简单便捷的方法弥补了碳点基室温磷光材料领域近红外激发余辉的空白，适合于大规模生产应用。
本发明的目的之三提供一种适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料的应用，上述的适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料在制造防伪产品、传感产品、信息加密产品、光电器件产品或生物成像产品中的应用。
本发明的目的之四提供一种适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料的使用方法，采用近红外激光照射上述的适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料，碳点基室温磷光复合材料发射出余辉。
其中，所述红外激光的波长为980nm。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是实施例1~4中分别制得的蓝色余辉碳点基室温磷光材料（B-CDPM）、青色余辉碳点基室温磷光材料（C-CDPM）、绿色余辉碳点基室温磷光材料（G-CDPM）和橙色余辉碳点基室温磷光材料（O-CDPM）的透射电镜图像。
图2是实施例1~4中分别制得的B-CDPM、C-CDPM、G-CDPM和O-CDPM的归一化磷光发射光谱，其中激发波长是它们的最佳激发波长，分别为260nm、440nm、340nm和440nm。
图3是实施例1~4中分别制得的B-CDPM、C-CDPM、G-CDPM和O-CDPM的紫外可见吸收光谱。
图4是实施例1合成的NaYF4:Yb,Tm UM在980nm连续波激光激发下的上转换发射光谱。
图5是实施例1~4分别制得的UM/B-CDPM、UM/C-CDPM、UM/G-CDPM、UM/O-CDPM在980nm连续波激光激发下的归一化余辉发射光谱。
图6是实施例1~4分别制得的UM/B-CDPM、UM/C-CDPM、UM/G-CDPM、UM/O-CDPM在980nm连续波激光激发停止前后的余辉图像。
具体实施方式
结合以下实施例和附图对本发明作进一步描述。
为便于说明本发明碳点基室温磷光复合材料的性能，下面分别以蓝色余辉碳点基室温磷光材料、青色余辉碳点基室温磷光材料、绿色余辉碳点基室温磷光材料、橙色余辉碳点基室温磷光材料作为碳点基室温磷光材料原料示例来说明本发明碳点基室温磷光复合材料的性能，实际应用中并不限于上述四种余辉的碳点基室温磷光材料能作为原料，也适用于其他类型的余辉材料领域。
实施例1
本实施例公开提供一种适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料，其由NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料（UM）和蓝色余辉碳点基室温磷光材料（B-CDPM）组成。UM与B-CDPM的重量之比是1:2。
本实施例中，UM的制备方法包括以下步骤：
S101：将配方量的乙醇、氨水和油酸混合均匀，得到第一混合液，其中，所述乙醇、氨水和油酸的用量之比是20:1:10；
S102：往所述第一混合液加入配方量的NaCl、YCl3∙6H2O、YbCl3∙6H2O和TmCl3∙6H2O，混合均匀，得到第二混合液，其中，NaCl的加入量为0.05mmol/mL、YCl3∙6H2O的加入量为0.1mmol/mL、YbCl3∙6H2O的加入量为0.2mmol/mL、TmCl3∙6H2O的加入量为0.01mmol/mL；
S103：往所述第二混合液加入配方量的NH4F，得到第三混合液，将所述第三混合物在100℃加热条件下搅拌，NH4F的加入量为1mmol/mL；
S104：将S103处理后的第三混合液转移到反应釜中，对所述反应釜施加压力，以200℃热处理所述第三混合液20h，热处理后，将第三混合液自然冷却至室温，除去第三混合液的上层油溶液，收集底部的白色沉淀物；
S105：采用环己烷和乙醇的混合液洗涤和离心处理S104收集的白色沉淀物，然后在50℃下干燥，制得NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料。
具体地，UM的制备方法首先将YCl3∙6H2O，YbCl3∙6H2O和TmCl3∙6H2O分别配制成0.2M，0.2M和0.02M的水溶液。将10mL乙醇，1.5mL氨水和10mL油酸的混合物搅拌15min以形成均匀溶液，然后将1.5mmolNaCl和含有0.395mmolY3+，0.6mmolYb3+和0.005mmolTm3+的水溶液加入其中。搅拌20min后，加入3mL的含4.5mmolNH4F的水溶液，并将混合物溶液在120℃油浴下搅拌30min。此后，将所得混合物溶液转移到100mL高压反应釜中，进行220℃的溶剂热处理24h。自然冷却至室温后，除去上层油溶液，收集底部的白色沉淀物，用10mL环己烷和5ml乙醇洗涤、离心（16000rpm，10min）3次，然后在60℃下干燥，制得UM材料。
本实施例中，B-CDPM的制备方法具体包括以下步骤：150mg偏苯三甲酸加入到10mL水中，超声20min形成澄清溶液，50mL高压反应釜在260℃水热反应12h。自然冷却至室温后，去除上清液，收集底部小颗粒，用去离子水洗涤、离心（10000rpm，10min）两次，冷冻干燥后得到初产物。10mg初产物和3g硼酸加入到含有40ml水的烧杯中，盖上锡纸后，180℃烘箱加热6h，自然冷却至室温后，得到B-CDPM。上述B-CDPM的制备方法中的用量比例可以根据实际需求进行调整。
上述适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将配方量的NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料和配方量的碳点基室温磷光材料分别研磨成粉末；
S2、将S1处理后的NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料和碳点基室温磷光材料混合均匀，加入无水乙酸，使NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料和碳点基室温磷光材料在无水乙酸中充分混合，制得固液混料；
S3、将S3制得的固液混料静置沉淀10min，去除上层清液，将剩下的混料烘干，烘干温度是60℃，烘干时间6h，然后进行是研磨，制得适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料。
实施例2
本实施例公开提供一种适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料，其由NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料（UM）和青色余辉碳点基室温磷光材料（C-CDPM）组成。UM与C-CDPM的重量之比是1:2。
本实施例中，UM的制备方法包括以下步骤：
S101：将配方量的乙醇、氨水和油酸混合均匀，得到第一混合液，其中，所述乙醇、氨水和油酸的用量之比是20:4:30；
S102：往所述第一混合液加入配方量的NaCl、YCl3∙6H2O、YbCl3∙6H2O和TmCl3∙6H2O，混合均匀，得到第二混合液，其中，NaCl的加入量为0.1mmol/mL、YCl3∙6H2O的加入量为0.3mmol/mL、YbCl3∙6H2O的加入量为0.5 mmol/mL、TmCl3∙6H2O的加入量为0.03mmol/mL；
S103：往所述第二混合液加入配方量的NH4F，得到第三混合液，将所述第三混合物在130℃加热条件下搅拌，NH4F的加入量为2mmol/mL；
S104：将S103处理后的第三混合液转移到反应釜中，对所述反应釜施加压力，以200℃~220℃热处理所述第三混合液30h，热处理后，将第三混合液自然冷却至室温，除去第三混合液的上层油溶液，收集底部的白色沉淀物；
S105：采用环己烷和乙醇的混合液洗涤和离心处理S104收集的白色沉淀物，然后在50℃~70℃下干燥，制得NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料。
具体地，UM的制备方法首先将YCl3∙6H2O，YbCl3∙6H2O和TmCl3∙6H2O分别配制成0.2M，0.2M和0.02M的水溶液。将10mL乙醇，1.5mL氨水和10mL油酸的混合物搅拌15min以形成均匀溶液，然后将1.5mmolNaCl和含有0.395mmolY3+，0.6mmolYb3+和0.005mmolTm3+的水溶液加入其中。搅拌20min后，加入3mL的含4.5mmolNH4F的水溶液，并将混合物溶液在120℃油浴下搅拌30min。此后，将所得混合物溶液转移到100mL高压反应釜中，进行220℃的溶剂热处理24h。自然冷却至室温后，除去上层油溶液，收集底部的白色沉淀物，用10mL环己烷和5ml乙醇洗涤、离心（16000rpm，10min）3次，然后在60℃下干燥，制得UM材料。
本实施例中，C-CDPM的制备方法具体包括以下步骤：96mg罗丹明B加入到15mLNaOH水溶液（0.67M，即0.0268g/mL），50mL高压反应釜180℃水热反应8h，自然冷却至室温后，先加入5mLpH为2的盐酸搅拌均匀再逐滴加入2mL乙酸得到沉淀，过滤后将沉淀在60℃烘箱干燥，得到初产物，将2mg初产物和3g硼酸加入到含有40mL水的烧杯中，盖上锡纸后，180℃烘箱加热6h，自然冷却至室温后，制得C-CDPM。上述C-CDPM的制备方法中的用量比例可以根据实际需求进行调整。
上述适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将配方量的NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料和配方量的碳点基室温磷光材料分别研磨成粉末；
S2、将S1处理后的NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料和碳点基室温磷光材料混合均匀，加入无水乙酸，使NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料和碳点基室温磷光材料在无水乙酸中充分混合，制得固液混料；
S3、将S3制得的固液混料静置沉淀10min，去除上层清液，将剩下的混料烘干，烘干温度是100℃，烘干时间10h，然后进行是研磨，制得适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料。
实施例3
本实施例公开提供一种适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料，其由NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料（UM）和绿色余辉碳点基室温磷光材料（G-CDPM）组成。UM与B-CDPM的重量之比是1:2。
本实施例中，UM的制备方法包括以下步骤：
S101：将配方量的乙醇、氨水和油酸混合均匀，得到第一混合液，其中，所述乙醇、氨水和油酸的用量之比是20:3:15；
S102：往所述第一混合液加入配方量的NaCl、YCl3∙6H2O、YbCl3∙6H2O和TmCl3∙6H2O，混合均匀，得到第二混合液，其中，NaCl的加入量为0.08mmol/mL、YCl3∙6H2O的加入量为0.2mmol/mL、YbCl3∙6H2O的加入量为0.4mmol/mL、TmCl3∙6H2O的加入量为0.02mmol/mL；
S103：往所述第二混合液加入配方量的NH4F，得到第三混合液，将所述第三混合物在120℃加热条件下搅拌，NH4F的加入量为1.5mmol/mL；
S104：将S103处理后的第三混合液转移到反应釜中，对所述反应釜施加压力，以200℃~220℃热处理所述第三混合液20h~30h，热处理后，将第三混合液自然冷却至室温，除去第三混合液的上层油溶液，收集底部的白色沉淀物；
S105：采用环己烷和乙醇的混合液洗涤和离心处理S104收集的白色沉淀物，然后在50℃~70℃下干燥，制得NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料。
具体地，UM的制备方法首先将YCl3∙6H2O，YbCl3∙6H2O和TmCl3∙6H2O分别配制成0.2M，0.2M和0.02M的水溶液。将10mL乙醇，1.5mL氨水和10mL油酸的混合物搅拌15min以形成均匀溶液，然后将1.5mmolNaCl和含有0.395mmolY3+，0.6mmolYb3+和0.005mmolTm3+的水溶液加入其中。搅拌20min后，加入3mL的含4.5mmolNH4F的水溶液，并将混合物溶液在120℃油浴下搅拌30min。此后，将所得混合物溶液转移到100mL高压反应釜中，进行220℃的溶剂热处理24h。自然冷却至室温后，除去上层油溶液，收集底部的白色沉淀物，用10mL环己烷和5ml乙醇洗涤、离心（16000rpm，10min）3次，然后在60℃下干燥，制得UM材料。
本实施例中，G-CDPM的制备方法具体包括以下步骤：4mL乙醇胺在缓慢搅拌下溶解在含有16mL去离子水的敞口烧杯中，逐滴加入8mL磷酸（该过程用冰袋降温），搅拌均匀，在家用微波炉中，中高火反应4-5min，得到凝胶状样品，加40mL水溶解，再加碳酸钠调节PH至7.5~8.0，然后用0.22μm膜过滤，收集滤液并冷冻干燥，得到初产物。将20mg初产物和3g硼酸加入到含有40mL水的烧杯中，盖上锡纸后，180℃烘箱加热6h，自然冷却至室温后，制得G-CDPM。上述G-CDPM的制备方法中的用量比例可以根据实际需求进行调整。
上述适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将配方量的NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料和配方量的碳点基室温磷光材料分别研磨成粉末；
S2、将S1处理后的NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料和碳点基室温磷光材料混合均匀，加入无水乙酸，使NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料和碳点基室温磷光材料在无水乙酸中充分混合，制得固液混料；
S3、将S3制得的固液混料静置沉淀10min，去除上层清液，将剩下的混料烘干，烘干温度是80℃，烘干时间8h，然后进行是研磨，制得适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料。
实施例4
本实施例公开提供一种适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料，其由NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料（UM）和橙色余辉碳点基室温磷光材料（O-CDPM）组成。UM与B-CDPM的重量之比是1:2。
本实施例中，UM的制备方法包括以下步骤：
S101：将配方量的乙醇、氨水和油酸混合均匀，得到第一混合液，其中，所述乙醇、氨水和油酸的用量之比是20:2:18；
S102：往所述第一混合液加入配方量的NaCl、YCl3∙6H2O、YbCl3∙6H2O和TmCl3∙6H2O，混合均匀，得到第二混合液，其中，NaCl的加入量为0.03mmol/mL、YCl3∙6H2O的加入量为0.25mmol/mL、YbCl3∙6H2O的加入量为0.4mmol/mL、TmCl3∙6H2O的加入量为0.02mmol/mL；
S103：往所述第二混合液加入配方量的NH4F，得到第三混合液，将所述第三混合物在100℃~130℃加热条件下搅拌，NH4F的加入量为1.5mmol/mL；
S104：将S103处理后的第三混合液转移到反应釜中，对所述反应釜施加压力，以200℃~220℃热处理所述第三混合液20h~30h，热处理后，将第三混合液自然冷却至室温，除去第三混合液的上层油溶液，收集底部的白色沉淀物；
S105：采用环己烷和乙醇的混合液洗涤和离心处理S104收集的白色沉淀物，然后在50℃~70℃下干燥，制得NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料。
具体地，UM的制备方法首先将YCl3∙6H2O，YbCl3∙6H2O和TmCl3∙6H2O分别配制成0.2M，0.2M和0.02M的水溶液。将10mL乙醇，1.5mL氨水和10mL油酸的混合物搅拌15min以形成均匀溶液，然后将1.5mmolNaCl和含有0.395mmolY3+，0.6mmolYb3+和0.005mmolTm3+的水溶液加入其中。搅拌20min后，加入3mL的含4.5mmolNH4F的水溶液，并将混合物溶液在120℃油浴下搅拌30min。此后，将所得混合物溶液转移到100mL高压反应釜中，进行220℃的溶剂热处理24h。自然冷却至室温后，除去上层油溶液，收集底部的白色沉淀物，用10mL环己烷和5ml乙醇洗涤、离心（16000rpm，10min）3次，然后在60℃下干燥，制得UM材料。
本实施例中，O-CDPM的制备方法具体包括以下步骤：茜素0.005g和尿素20g置于敞口烧杯中，加入去离子水至刚好没过反应物，充分搅拌后，在家用微波炉中，中高火反应4-5min。自然冷却至室温后，制得O-CDPM。上述O-CDPM的制备方法中的用量比例可以根据实际需求进行调整。
上述适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将配方量的NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料和配方量的碳点基室温磷光材料分别研磨成粉末；
S2、将S1处理后的NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料和碳点基室温磷光材料混合均匀，加入无水乙酸，使NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料和碳点基室温磷光材料在无水乙酸中充分混合，制得固液混料；
S3、将S3制得的固液混料静置沉淀10min，去除上层清液，将剩下的混料烘干，烘干温度是90℃，烘干时间9h，然后进行是研磨，制得适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料。
性能检测
图1中a-d分别是实施例1~4中制得的B-CDPM、C-CDPM、G-CDPM和O-CDPM中碳点的透射电镜图像，从图中可以看出所合成的CDPM中的四种碳点都显示出均匀且分散性良好的球形颗粒。
图2是实施例1~4中分别制得的B-CDPM、C-CDPM、G-CDPM和O-CDPM的归一化磷光发射光谱，可见，各CDPM的发射峰分别位于425nm，477nm，506nm，598nm。
图3是实施例1~4中分别制得的B-CDPM、C-CDPM、G-CDPM和O-CDPM的紫外可见吸收光谱，图中可见各CDPM在紫外和蓝光区具有较强的吸收。
图4是实施例1合成的UM在980nm连续波激光激发下的上转换发射光谱,可见UM发射峰分别位于345nm，362nm，451nm，478nm和647nm。
图5是实施例1~4分别制得的UM/B-CDPM、UM/C-CDPM、UM/G-CDPM、UM/O-CDPM在980nm连续波激光激发下的归一化余辉发射光谱,可见，各复合材料的发射峰分别位于455nm，485nm，519nm，605nm处。
图6是实施例1~4分别制得的UM/B-CDPM、UM/C-CDPM、UM/G-CDPM、UM/O-CDPM在980nm连续波激光激发停止前后的余辉图像，各复合材料能发射出较强的余辉。
由上述性能可见，本发明能制备出在近红外激发下能发射余辉的碳点基室温磷光复合材料。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (7)

1.一种适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料，其特征在于：其由NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料和碳点基室温磷光材料组成。
2.根据权利要求1所述的适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料，其特征在于：所述NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料与所述碳点基室温磷光材料的重量之比是1:0.5~4。
3.一种权利要求1或2所述的适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1、将配方量的NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料和配方量的碳点基室温磷光材料分别研磨成粉末；
S2、将S1处理后的NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料和碳点基室温磷光材料混合均匀，加入无水乙酸，使NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料和碳点基室温磷光材料在无水乙酸中充分混合，制得固液混料；
S3、将S3制得的固液混料静置沉淀，去除上层清液，将剩下的混料烘干，研磨，制得碳点基室温磷光复合材料。
4.根据权利要求3所述的适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料的制备方法，其特征在于：所述S3中，烘干时间温度为60℃~100℃，烘干时间为8h~12h。
5.根据权利要求3所述的适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料的制备方法，其特征在于：所述NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料的制备方法包括以下步骤，
S101：将配方量的乙醇、氨水和油酸混合均匀，得到第一混合液；
S102：往所述第一混合液加入配方量的NaCl、YCl3∙6H2O、YbCl3∙6H2O和TmCl3∙6H2O，混合均匀，得到第二混合液；
S103：往所述第二混合液加入配方量的NH4F，得到第三混合液，将所述第三混合物在100℃~130℃加热条件下搅拌；
S104：将S103处理后的第三混合液转移到反应釜中，对所述反应釜施加压力，以200℃~220℃热处理所述第三混合液20h~30h，热处理后，将第三混合液自然冷却至室温，除去第三混合液的上层油溶液，收集底部的白色沉淀物；
S105：采用环己烷和乙醇的混合液洗涤、离心处理S104收集的白色沉淀物，然后在50℃~70℃下干燥，制得NaYF4:Yb,Tm稀土上转换材料。
6.一种适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料的使用方法，其特征在于：采用近红外激光照射权利要求1或2所述的适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料，使碳点基室温磷光复合材料激发出余辉发射。
7.根据权利要求6所述的适用于近红外激发的碳点基室温磷光复合材料的使用方法，其特征在于：所述近红外激光的波长为980nm。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115322786B (zh) * 2022-08-26 2023-07-21 五邑大学 一种复合发光材料及其制备方法和应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108587600A (zh) * 2018-03-28 2018-09-28 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 基于碳纳米点的室温磷光复合材料、其制备方法及应用
CN108893102A (zh) * 2018-04-27 2018-11-27 华南农业大学 一种NaYF4与碳点纳米复合材料及其制备方法及其应用
CN108998030A (zh) * 2018-08-31 2018-12-14 华南农业大学 一种具有能量传递效应的复合材料及其制备方法和应用
CN109181687A (zh) * 2018-07-26 2019-01-11 湖南工业大学 一种稀土掺杂NaYF4/碳量子点双模式荧光纳米复合材料的制备方法与应用
CN111154486A (zh) * 2020-01-19 2020-05-15 江苏大学 一种橙色荧光和红色室温余辉碳点材料及其制备方法和应用
CN112552903A (zh) * 2020-12-10 2021-03-26 辽宁科技大学 基于复合基质中碳点的室温磷光材料及其制备方法和应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12083744B2 (en) * 2013-03-12 2024-09-10 Orange Maker, Llc Security features and anti-counterfeiting and part tracking system for 3D printed parts

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108587600A (zh) * 2018-03-28 2018-09-28 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 基于碳纳米点的室温磷光复合材料、其制备方法及应用
CN108893102A (zh) * 2018-04-27 2018-11-27 华南农业大学 一种NaYF4与碳点纳米复合材料及其制备方法及其应用
CN109181687A (zh) * 2018-07-26 2019-01-11 湖南工业大学 一种稀土掺杂NaYF4/碳量子点双模式荧光纳米复合材料的制备方法与应用
CN108998030A (zh) * 2018-08-31 2018-12-14 华南农业大学 一种具有能量传递效应的复合材料及其制备方法和应用
CN111154486A (zh) * 2020-01-19 2020-05-15 江苏大学 一种橙色荧光和红色室温余辉碳点材料及其制备方法和应用
CN112552903A (zh) * 2020-12-10 2021-03-26 辽宁科技大学 基于复合基质中碳点的室温磷光材料及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A Strategy for Simultaneously Realizing the Cubic-to-Hexagonal Phase Transition and Controlling the Small Size of NaYF 4 :Yb 3 + ,Er 3 + Nanocrystals for In Vitro Cell Imaging;Zhen-Ling Wang等;《Small》;20120329;第8卷(第12期);第1863-1868页 *
Construction of NaYF4:Yb,Er(Tm)@CDs composites for enhancing red and NIR upconversion emission;Xiaokai Xu等;《Journal of Materials Chemistry C》;20190504;第7卷;第6231-6235页、Supporting Information *

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