CN115491197B - 一种固体荧光碳量子点材料及其制备方法 - Google Patents
一种固体荧光碳量子点材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115491197B CN115491197B CN202210792653.2A CN202210792653A CN115491197B CN 115491197 B CN115491197 B CN 115491197B CN 202210792653 A CN202210792653 A CN 202210792653A CN 115491197 B CN115491197 B CN 115491197B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon quantum
- quantum dot
- parts
- dot material
- solid
- 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.)
- Active
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 56
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 15
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 14
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 claims description 14
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 14
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 14
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 10
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 10
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 10
- ATGUVEKSASEFFO-UHFFFAOYSA-N p-aminodiphenylamine Chemical compound C1=CC(N)=CC=C1NC1=CC=CC=C1 ATGUVEKSASEFFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 claims description 9
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 claims description 9
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 7
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 7
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 125000003916 ethylene diamine group Chemical group 0.000 claims description 5
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 5
- 238000006136 alcoholysis reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 4
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims description 3
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000008096 xylene Substances 0.000 claims description 2
- 238000006862 quantum yield reaction Methods 0.000 abstract description 11
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 abstract description 9
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 abstract description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 abstract description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 abstract description 4
- 239000003086 colorant Substances 0.000 abstract description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 6
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 6
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- AKYHKWQPZHDOBW-UHFFFAOYSA-N (5-ethenyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-7-yl)-(6-methoxyquinolin-4-yl)methanol Chemical compound OS(O)(=O)=O.C1C(C(C2)C=C)CCN2C1C(O)C1=CC=NC2=CC=C(OC)C=C21 AKYHKWQPZHDOBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- 239000001576 FEMA 2977 Substances 0.000 description 2
- ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N Formamide Chemical compound NC=O ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 2
- LOUPRKONTZGTKE-UHFFFAOYSA-N cinchonine Natural products C1C(C(C2)C=C)CCN2C1C(O)C1=CC=NC2=CC=C(OC)C=C21 LOUPRKONTZGTKE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N gallic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229960003110 quinine sulfate Drugs 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 1,4-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=C(N)C=C1 CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UOMQUZPKALKDCA-UHFFFAOYSA-K 2-[2-[bis(carboxylatomethyl)amino]ethyl-(carboxymethyl)amino]acetate;iron(3+) Chemical compound [Fe+3].OC(=O)CN(CC([O-])=O)CCN(CC([O-])=O)CC([O-])=O UOMQUZPKALKDCA-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- PWKSKIMOESPYIA-UHFFFAOYSA-N 2-acetamido-3-sulfanylpropanoic acid Chemical compound CC(=O)NC(CS)C(O)=O PWKSKIMOESPYIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- RGHNJXZEOKUKBD-UHFFFAOYSA-N D-gluconic acid Natural products OCC(O)C(O)C(O)C(O)C(O)=O RGHNJXZEOKUKBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-N Gluconic acid Natural products OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C(O)=O RGHNJXZEOKUKBD-SQOUGZDYSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N alpha-D-galactose Chemical compound OC[C@H]1O[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-PHYPRBDBSA-N 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- ATSGLBOJGVTHHC-UHFFFAOYSA-N bis(ethane-1,2-diamine)copper(2+) Chemical compound [Cu+2].NCCN.NCCN ATSGLBOJGVTHHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 1
- GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L cobalt dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Co+2] GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940044175 cobalt sulfate Drugs 0.000 description 1
- 229910000361 cobalt sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L cobalt(2+) sulfate Chemical compound [Co+2].[O-]S([O-])(=O)=O KTVIXTQDYHMGHF-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N diethanolamine Chemical compound OCCNCCO ZBCBWPMODOFKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940043237 diethanolamine Drugs 0.000 description 1
- IRXRGVFLQOSHOH-UHFFFAOYSA-L dipotassium;oxalate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C(=O)C([O-])=O IRXRGVFLQOSHOH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 229940071106 ethylenediaminetetraacetate Drugs 0.000 description 1
- 238000001506 fluorescence spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229930182830 galactose Natural products 0.000 description 1
- 229960003082 galactose Drugs 0.000 description 1
- 229940074391 gallic acid Drugs 0.000 description 1
- 235000004515 gallic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000000174 gluconic acid Substances 0.000 description 1
- 235000012208 gluconic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- PVFSDGKDKFSOTB-UHFFFAOYSA-K iron(3+);triacetate Chemical compound [Fe+3].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CC([O-])=O PVFSDGKDKFSOTB-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 239000001755 magnesium gluconate Substances 0.000 description 1
- 229960003035 magnesium gluconate Drugs 0.000 description 1
- 235000015778 magnesium gluconate Nutrition 0.000 description 1
- IAKLPCRFBAZVRW-XRDLMGPZSA-L magnesium;(2r,3s,4r,5r)-2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanoate;hydrate Chemical compound O.[Mg+2].OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C([O-])=O.OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C([O-])=O IAKLPCRFBAZVRW-XRDLMGPZSA-L 0.000 description 1
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 150000001282 organosilanes Chemical class 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011181 potassium carbonates Nutrition 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 239000013558 reference substance Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 1
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 description 1
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 235000019795 sodium metasilicate Nutrition 0.000 description 1
- ZNCPFRVNHGOPAG-UHFFFAOYSA-L sodium oxalate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C(=O)C([O-])=O ZNCPFRVNHGOPAG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229940039790 sodium oxalate Drugs 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- HSFQBFMEWSTNOW-UHFFFAOYSA-N sodium;carbanide Chemical group [CH3-].[Na+] HSFQBFMEWSTNOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229940086542 triethylamine Drugs 0.000 description 1
- XYRAEZLPSATLHH-UHFFFAOYSA-N trisodium methoxy(trioxido)silane Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].CO[Si]([O-])([O-])[O-] XYRAEZLPSATLHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960004418 trolamine Drugs 0.000 description 1
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000009777 vacuum freeze-drying Methods 0.000 description 1
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
-
- 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
-
- 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
- C09K11/0883—Arsenides; Nitrides; Phosphides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
本发明公开了一种固体荧光碳量子点材料，制备原料包括：小分子碳、中沸点溶剂、助剂、分散剂、无机盐，制备得到的固体荧光碳量子点材料具有较高的荧光量子产率，荧光强度高、色彩稳定性好，使用周期长，且其分散性、储存热稳定性好，不易发生团聚现象，避免了固体碳量子点聚集后诱导荧光猝灭现象的发生，同时所得固体荧光碳量子点尺寸均一，粒径分布范围窄，通过反应条件的调节可以发生多种颜色的荧光。制备方法为小分子碳、助剂、无机盐溶于中沸点溶剂中制备得到的碳量子点分散于特定的分散剂后制备得到固体荧光碳量子点，制备方法简单可行，所用原料来源广泛、经济环保，在发光材料中具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及荧光碳量子点的制备领域，C09K11/65，尤其涉及一种固体荧光碳量子点材料及其制备方法。
背景技术
碳量子点是一种以碳元素为主体的新型发光纳米材料，其一般粒径尺寸≤10nm，具备优良的光学发光性能、化学惰性且耐光漂白、激发光宽而且连续、发射光可调谐，同时具备来良好的生物相容性和优良的电子受体和供体。但是，其在溶液体系中分散性好，荧光性能更强，当其为固体状态时易发生固态团聚现象，导致聚集诱导猝灭效应的发生，限制了其在光学电子器件中的广泛应用。因此，如何有效避免碳量子点的固态猝灭效应以及提高其荧光量子产率，是目前碳量子点研究的重要问题。
专利CN201910273685.X公开了一种固态荧光碳量子点材料制备及应用，通过将柠檬酸、尿素和碱灰加入到蒸馏水中，通过微波加热即得，所得材料发射黄绿色荧光，在激发波长280nm～480nm下的发射波长为510nm～530nm，材料环保，但其贮存热稳定性较差。专利CN201811619490.8公开了一种固态发光碳量子点及其制备方法和应用，将含有1～4个环碳酸酯基团的环状碳酸酯和胺类化合物与溶剂混合后经过水热反应、后处理得到固态发光碳量子点，该碳量子点具有强的固态发光性质，且改善了其固体荧光量子产率，但是所得碳量子点易团聚发生荧光猝灭效应。
发明内容
本发明通过提供一种固体荧光碳量子点材料及其制备方法，解决了现有技术中固态碳量子点易团聚、荧光量子产率低且热贮存稳定性差的技术问题，实现了一种荧光量子产率、荧光强度高，色彩稳定性、储存热稳定性好的固态荧光碳量子点材料。
本发明第一方面提供了一种固体荧光碳量子点材料，按重量份计，制备原料包括：
小分子碳10～20份、中沸点溶剂0～300份、助剂20～150份、分散剂100～400份、无机盐0.5～3份；
在一些优选的实施方式中，所述小分子碳选自柠檬酸、L-半胱氨酸、硫脲、氨基酸、葡萄糖、葡萄糖酸脂、抗坏血酸、没食子酸、葡萄糖酸镁、半乳糖中的至少一种；所述小分子碳为柠檬酸。
在一些优选的实施方式中，所述中沸点溶剂的沸点为50～300℃；优选地，所述中沸点溶剂选自甘油、乙醇、无水甲醇、去离子水、丙酮、苯、甲苯、二甲苯、1，4-环氧丁烷中的一种或多种；优选地，所述中沸点溶剂为去离子水、1，4-环氧丁烷。
在一些优选的实施方式中，所述去离子水、1，4-环氧丁烷的体积比为1：(0.8～2.3)；优选地，所述去离子水、1，4-环氧丁烷的体积比为1：1.2。
在一些优选的实施方式中，所述助剂选自金属掺杂物、氮源、硅源中的一种或多种。
在一些优选的实施方式中，所述金属掺杂物选自乙二胺四乙酸铁钠盐、乙二胺四乙酸铜钠盐、氯化铁、硫酸铁、硝酸铁、醋酸铁、氯化钴、硫酸钴、硝酸钴中的一种或多种。
在一些优选的实施方式中，所述氮源选自甲酰胺、尿素、氨水、三聚氰胺、乙二胺、对苯二胺、三(2-羟乙基)胺、N-苯基对苯二胺、领苯二酰胺中的一种或多种。
在一些优选的实施方式中，所述硅源选自硅烷偶联剂、有机硅烷、甲基硅酸钠、硅酸钠、甲基偏硅酸钠、偏硅酸钠中的一种或多种。
优选地，所述助剂为氮源；进一步优选地，所述氮源为乙二胺和N-苯基对苯二胺。
在一些优选的实施方式中，所述乙二胺、N-苯基对苯二胺的重量比为(0.5～1.5)：1；优选地，所述乙二胺、N-苯基对苯二胺的重量比为1：1。
在一些优选的实施方式中，所述分散剂选自淀粉、硼砂、聚乙烯醇、硅胶、聚乙二醇中的一种或多种；优选地，所述分散剂为硼砂和聚乙烯醇。
在一些优选的实施方式中，所述硼砂和聚乙烯醇的重力比为1：(1～3)；优选地，所述硼砂和聚乙烯醇的重量比为1：1.7。
在一些优选的实施方式中，所述聚乙烯醇的醇解度为77～80％，聚合度为1500～3000；优选地，所述聚乙烯醇的醇解度为78％，聚合度为2400。
在一些优选的实施方式中，所述无机盐选自氢氧化钾、氢氧化钠、氨水、碱灰、碳酸钾、醋酸钠、醋酸钾、草酸钾、草酸钠、三乙胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或多种；优选地，所述无机盐为碱灰。。
本发明第二方面提供了一种固体荧光碳量子点材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将小分子碳、助剂、无机盐溶于中沸点溶剂中，转移到聚四氟乙烯反应釜中，密封反应，得到混合液；
(2)将步骤(2)所得混合液降温至25℃进行过滤、透析，得到透析液；
(3)将步骤(2)所得透析液中加入分散剂搅拌分散，离心后将沉淀、干燥即得。
在一些优选的实施方式中，所述步骤(1)的具体操作为：将小分子碳、助剂、无机盐加入到溶剂中搅拌溶解后，转移到聚四氟乙烯反应釜中，升温至140～200℃后密封反应5～10h，得到混合液；优选地，所述步骤(1)中升温的温度为150～190℃，反应的时间为6～9h；进一步优选地，所述步骤(1)中升温的温度为185℃，反应的时间为7h。
在一些优选的实施方式中，所述步骤(2)中过滤的具体操作为选用孔径为0.22μm或0.45μm的滤膜对步骤(1)所得混合液进行过滤；优选地，所述步骤(2)中过滤的具体操作为选用孔径为0.22μm的滤膜对步骤(1)所得混合液进行过滤。
在一些优选的实施方式中，所述步骤(2)中透析的具体操作为将步骤(2)中过滤后得到的溶液选用截留分子量为500～3000Da的透析袋用水在6～12h的换水频率下透析2～5天；优选地，所述步骤(2)中透析的具体操作为将步骤(2)中过滤后得到的溶液选用截留分子量为1000的透析袋用水在12h的换水频率下透析3天。
在一些优选的实施方式中，所述步骤(3)中离心的转速为500～2500rpm，时间为3～20min；优选地，所述步骤(3)中离心的转速为1000～2000rpm，时间为5～15min；进一步优选地，所述步骤(3)中离心的转速为1500rpm，时间为8min。
在一些优选的实施方式中，所述步骤(3)中干燥方式选用真空干燥、冷冻干燥、烘干中的一种；优选地，所述步骤(3)中干燥为真空干燥；
在一些优选的实施方式中，所述真空干燥的温度为50～80℃，干燥时间为2～4h；优选地，所述真空干燥的温度为65℃，干燥时间为3h。
有益效果：
(1)本发明中选择柠檬酸作为小分子碳，在中沸点溶剂中助剂、分散剂和无机盐的加入并在特定的制备条件下，可以使制备得到的固体荧光碳量子点材料具有较高的荧光量子产率，荧光强度高、色彩稳定性好，使用周期长，且其分散性、储存热稳定性好，不易发生团聚现象，避免了固体碳量子点聚集后诱导荧光猝灭现象的发生，同时所得固体荧光碳量子点尺寸均一，粒径分布范围窄，通过反应条件的调节可以发生多种颜色的荧光。
(2)本申请人发现通过加入氮源对碳量子点进行修饰后，可以改善荧光碳量子点的荧光产率，特别是当氮源为乙二胺和N-苯基对苯二胺时，不仅提高了碳量子点的荧光产率，同时可以协助阻碍碳量子点的团聚。推测可能原因是，碳量子点表面存在大量的含氧基团，会对碳量子点的荧光效果产生一定的红移影响，而加入乙二胺和N-苯基对苯二胺可以与其表面的含氧集团发生反应，有效调节碳量子点的能隙和电子云密度，减少表面存在的非辐射电子-空穴重排重心，进而提高碳量子点的量子产率。本申请人意外发现，表面经过乙二胺和-苯基对苯二胺的修饰后，与体系中的聚乙烯醇和硼砂相互作用后，可以在体系中形成一定的空间位阻，进一步阻碍碳量子点的团聚效应，避免了固体碳量子点的荧光猝灭效应，同时能够显著提高碳量子点的荧光强度、储存稳定性。
(3)本发明中通过将小分子碳、助剂、无机盐溶于中沸点溶剂中制备得到的碳量子点分散于特定的分散剂后制备得到固体荧光碳量子点，制备方法简单可行，所用原料来源广泛、经济环保，溶剂的选用减少了有机溶剂的使用且有机溶剂易分离，所得固体荧光碳量子点材料的纯度高，在发光材料中具有广泛的应用前景，如可应用于白色发光二极管的制备、太阳能电池以及激光器等领域。
具体实施方式
实施例1.
1.一种固体荧光碳量子点材料，按重量份计，制备原料包括：
小分子碳15份、中沸点溶剂100份、助剂40份、分散剂300份、无机盐2份；
所述小分子碳为柠檬酸。
所述中沸点溶剂为去离子水、1，4-环氧丁烷。
所述去离子水、1，4-环氧丁烷的体积比为1：1.2。
所述助剂为氮源；所述氮源为乙二胺和N-苯基对苯二胺。
所述乙二胺、N-苯基对苯二胺的重量比为1：1。
所述分散剂为硼砂和聚乙烯醇。
所述硼砂和聚乙烯醇的重量比为1：1.7。
所述聚乙烯醇的醇解度为78％，聚合度为2400(购自山东国化化学有限公司)。
所述无机盐为碱灰。
2.一种固体荧光碳量子点材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将小分子碳、助剂、无机盐溶于中沸点溶剂中，转移到聚四氟乙烯反应釜中，密封反应，得到混合液；
(2)将步骤(2)所得混合液降温至25℃进行过滤、透析，得到透析液；
(3)将步骤(2)所得透析液中加入分散剂搅拌分散，离心后将沉淀、干燥即得。
所述步骤(1)的具体操作为：将小分子碳、助剂、无机盐加入到溶剂中搅拌溶解后，转移到聚四氟乙烯反应釜中，升温至185℃后密封反应7h，得到混合液。
所述步骤(2)中过滤的具体操作为选用孔径为0.22μm的滤膜对步骤(1)所得混合液进行过滤。
所述步骤(2)中透析的具体操作为将步骤(2)中过滤后得到的溶液选用截留分子量为1000Da的透析袋用水在12h的换水频率下透析3。
所述步骤(3)中离心的转速为1500rpm，时间为8min。
所述步骤(3)中干燥为真空干燥；所述真空干燥的温度为65℃，干燥时间为3h。
实施例2：
1、一种固体荧光碳量子点材料，与实施例1的不同之处在于：
小分子碳15份、中沸点溶剂110份、助剂40份、分散剂350份、无机盐2份。
2.一种固体荧光碳量子点材料的制备方法，同实施例1。
对比例1：
1、一种固体荧光碳量子点材料，与实施例1的不同之处在于：
所述氮源为乙二胺。
2.一种固体荧光碳量子点材料的制备方法，同实施例1。
对比例2：
1、一种固体荧光碳量子点材料，与实施例1的不同之处在于：
所述分散剂为聚乙烯醇；
2.一种固体荧光碳量子点材料的制备方法，同实施例1。
对比例3：
1、一种固体荧光碳量子点材料，同实施例1。
2.一种固体荧光碳量子点材料的制备方法，与实施例1的不同之处在于：
所述步骤(1)中升温的温度为210℃。
性能测试：
1、碳量子点的粒径：通过透射电镜对实施例及对比例所得碳量子点及在110℃环境下放置30天的粒径进行扫描分析；
2、荧光量子产率：以0.5M的硫酸奎宁为基准物，通过对不同浓度的实施例及对比例所得样品进行紫外光谱测定和荧光光谱测定，利用如下公式，计算被抽取碳量子点的荧光量子产率；
Q＝QR(grad/gradR)(η2/ηR 2)
式中：QR为标准物的荧光量子产率，grad为样品的荧光峰面积与紫外吸收光度之间的关系曲线的斜率；gradR为基准物的荧光峰面积与紫外吸收光度之间的关系曲线的斜率；η为样品的折光率；ηR为基准物的折光率。已知：0.5M的硫酸奎宁的荧光量子产率为55％，水的折光率为1.33，标准物的折光率为1.346。
表1实施例及对比例性能测试结果
Claims (1)
1.一种固体荧光碳量子点材料，其特征在于，按重量份计，制备原料包括：
小分子碳15份、中沸点溶剂0~300份、助剂40份、分散剂100~400份、无机盐0.5~3份；
所述小分子碳为柠檬酸；所述助剂为氮源，所述氮源为乙二胺和N-苯基对苯二胺；所述乙二胺、N-苯基对苯二胺的重量比为（0.5~1.5）：1；所述分散剂为硼砂和聚乙烯醇，所述硼砂和聚乙烯醇的重量比为1：（1~3），所述聚乙烯醇的醇解度为77~80%，聚合度为1500~3000；所述中沸点溶剂选自甘油、乙醇、无水甲醇、去离子水、丙酮、苯、甲苯、二甲苯、1，4-环氧丁烷中的一种或多种；所述无机盐为碱灰；
所述固体荧光碳量子点材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将小分子碳、助剂、无机盐加入到中沸点溶剂中搅拌溶解后，转移到聚四氟乙烯反应釜中，升温至140～200℃后密封反应5~10h，得到混合液；
（2）将步骤（1）所得混合液降温至25℃进行过滤、透析，得到透析液；
（3）将步骤（2）所得透析液中加入分散剂搅拌分散，离心后将沉淀、干燥即得。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210792653.2A CN115491197B (zh) | 2022-07-05 | 2022-07-05 | 一种固体荧光碳量子点材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210792653.2A CN115491197B (zh) | 2022-07-05 | 2022-07-05 | 一种固体荧光碳量子点材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115491197A CN115491197A (zh) | 2022-12-20 |
| CN115491197B true CN115491197B (zh) | 2023-10-27 |
Family
ID=84467156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210792653.2A Active CN115491197B (zh) | 2022-07-05 | 2022-07-05 | 一种固体荧光碳量子点材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115491197B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116942892B (zh) * | 2023-08-30 | 2024-04-02 | 南华大学附属第一医院 | 一种用于糖尿病创面治疗水凝胶敷料及其制备方法 |
| CN117963892B (zh) * | 2024-03-29 | 2024-06-11 | 天津城建大学 | 一种以无机盐为反应介质制备碳量子点的方法及应用 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106929014A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-07-07 | 江南大学 | 一种固态荧光碳点的制备及其在潜指纹检测方面的应用 |
| CN107601456A (zh) * | 2017-09-21 | 2018-01-19 | 安康德美（中山）纳米科技有限公司 | 一种高性能荧光碳量子点及其制备方法 |
| WO2018082204A1 (zh) * | 2016-11-04 | 2018-05-11 | 中国矿业大学 | 一种具有高产率和量子产率的红光碳点及其制备方法 |
| CN109810698A (zh) * | 2019-02-15 | 2019-05-28 | 东北林业大学 | 一种发光碳量子点及其制备方法和应用 |
| CN109988571A (zh) * | 2019-04-06 | 2019-07-09 | 天津大学 | 一种固态荧光碳量子点材料制备及应用 |
| CN113046071A (zh) * | 2021-03-13 | 2021-06-29 | 聊城大学 | 基于掺杂碳量子点/pva复合膜及其制备方法与检测四环素的应用 |
| WO2022044422A1 (ja) * | 2020-08-26 | 2022-03-03 | 株式会社クレハ | 固体組成物およびその製造方法 |
-
2022
- 2022-07-05 CN CN202210792653.2A patent/CN115491197B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018082204A1 (zh) * | 2016-11-04 | 2018-05-11 | 中国矿业大学 | 一种具有高产率和量子产率的红光碳点及其制备方法 |
| CN106929014A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-07-07 | 江南大学 | 一种固态荧光碳点的制备及其在潜指纹检测方面的应用 |
| CN107601456A (zh) * | 2017-09-21 | 2018-01-19 | 安康德美（中山）纳米科技有限公司 | 一种高性能荧光碳量子点及其制备方法 |
| CN109810698A (zh) * | 2019-02-15 | 2019-05-28 | 东北林业大学 | 一种发光碳量子点及其制备方法和应用 |
| CN109988571A (zh) * | 2019-04-06 | 2019-07-09 | 天津大学 | 一种固态荧光碳量子点材料制备及应用 |
| WO2022044422A1 (ja) * | 2020-08-26 | 2022-03-03 | 株式会社クレハ | 固体組成物およびその製造方法 |
| CN113046071A (zh) * | 2021-03-13 | 2021-06-29 | 聊城大学 | 基于掺杂碳量子点/pva复合膜及其制备方法与检测四环素的应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| One-step synthesis of S,B co-doped carbon dots and their application for selective and sensitive fluorescence detection of diethylstilbestrol;Chunxi Zhao et al.,;《New J. Chem.》;第42卷;第2857-2864页 * |
| 多功能氮掺杂碳量子点润滑材料的制备、表征及其摩擦学性能研究;叶梦婷;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》(第01期);第B017-113页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115491197A (zh) | 2022-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN115491197B (zh) | 一种固体荧光碳量子点材料及其制备方法 | |
| CN110184056B (zh) | 用于x射线成像的高效率卤素钙钛矿量子点闪烁体的合成方法 | |
| CN109652071B (zh) | 一种红光发射碳量子点及其家用微波制备方法 | |
| CN108128767A (zh) | 一种在室温环境快速制备碳量子点的方法及其应用 | |
| KR20140146695A (ko) | 에멀젼을 이용한 탄소 양자점 제조 방법 | |
| CN113845902B (zh) | 一种具有绿色荧光的碳氧共掺杂氮化硼量子点及其制备方法与应用 | |
| CN105369358A (zh) | 一种对半导体纳米晶材料表面进行配体交换的方法 | |
| CN113913186A (zh) | 一种能稳定发射出余辉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 | |
| CN107338047B (zh) | 一种硅杂化的碳量子点荧光材料及制备方法 | |
| CN114410299B (zh) | 一种碳点以及碳点基复合材料的制备方法 | |
| CN113528128B (zh) | 一种硼氮共掺杂的硫量子点及其制备方法和应用 | |
| Shen et al. | Polyacrylic acid-b-polystyrene-passivated CsPbBr 3 perovskite quantum dots with high photoluminescence quantum yield for light-emitting diodes | |
| CN108165269B (zh) | 一种相变延迟且上转换发光强度大幅提高的氟化镥钾纳米晶及其制备方法 | |
| CN112374528B (zh) | 一种石墨烯表面负载氧化锌纳米颗粒复合材料及其制备方法与应用 | |
| CN111234807A (zh) | CsPbX3纳米晶、其制备方法及相应发光器件 | |
| CN101157473A (zh) | 稀土掺杂氟化物纳米发光颗粒的制备方法 | |
| CN110817843B (zh) | 一种低共熔溶剂、其应用和碳量子点及其制备方法 | |
| CN110078116B (zh) | 一种钙钛矿CsPbBr3量子点及其制备方法和应用 | |
| CN111117614A (zh) | 一种微波驱动后掺杂合成CsPbCl3:Mn2+纳米晶的方法 | |
| CN113881432B (zh) | 一种配体修饰CsPbBr3量子点材料的制备方法 | |
| CN113697850B (zh) | 一种可极性溶剂分散的钙钛矿纳米晶粉末及其大规模制备方法 | |
| CN115851271A (zh) | 一种氮掺杂荧光碳点的制备方法 | |
| CN110643353B (zh) | 一种超声辅助制备核壳型氧化锌量子点的方法 | |
| Guan et al. | A versatile synthetic approach to covalent binding of polymer brushes on CdSe/CdS quantum dots surface: multitype modification of nanocrystals | |
| CN114574197A (zh) | 一种碳点-有机硅复合荧光材料及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |