CN116814248A - 具有室温余晖杂化硫量子点的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于聚合物发光材料领域,具体涉及一种具有室温余晖杂化硫量子点的制备方法及应用。单质硫与乙烯基单体,在催化剂或自催化作用下发生阴离子共聚反应制备出线性或支化共聚物;共聚物与柠檬酸通过水热反应制成具备高量子产率与贵金属检测性能的杂化硫量子点;量子点通过微波辅助法于原位生成聚脲壳层进一步提高量子点产率并能够产生数十秒室温余辉。通过改变共聚单体种类及比例,共聚物与柠檬酸比例,量子点与壳层比例,溶剂,反应温度等可以有效改变量子点的荧光、磷光发射波长,量子产率以及磷光寿命与余辉时间等。量子点具有量子产率高,磷光寿命长以及敏感的贵金属检测性能,且具有制备方法简单高效、价格低廉、环境友好等优势。
Description
技术领域
本发明属于聚合物发光材料领域,具体涉及一种具有室温余晖杂化硫量子点的制备方法及应用。
背景技术
单质硫(S)是天然气和石油炼制工业加氢脱硫反应的主要副产物之一,储量丰富,价格低廉。目前,S已广泛应用于硫酸生产、富硫聚合物、化肥、锂硫电池等领域。然而,每年仍有多达800万吨的S过剩,因为S的消费量远低于其产量;同时,囤积如此大量的S盈余,其反应性高,存在风险。因此,开发有效的方法将S转化为有价值的材料是迫切和重要的。自2018年用组装裂变方法使用S直接合成硫量子点(SQDs)以来,其作为一种新型的无金属光致发光量子点已被广泛应用。
由于硫量子点(SQDs)存在诸多独特性能,吸引了越来越多的兴趣。然而,反应时间长、光致发光量子产率(PLQY)低、S-to-SQDs转换效率(CE)极低(低于1%)等缺点严重阻碍了SQDs的实际应用。为了克服这些限制,研究人员们开发了多种方法,如O2加速,H2O2或离子辅助合成,水热合成,超声处理,微波辅助反应,以及机械化学合成等技术。尽管过去几年取得了令人印象深刻的进展,但无论是SQDs的PLQY还是Sto-SQDs转换效率都不能满足实际应用的要求。
另一方面,虽然采用了不同的反应条件,但几乎所有报道的方法都是基于S-NaOH的反应体系,其中大量的S转化为氧化态的硫(如SO2和SO3),磺酸和多硫离子(Sx)等导致S的利用率极低。要想完全去除这些副产物需要繁琐的净化程序,成本高。因此,利用S来扩展合成具有高PLQY和室温余辉的量子点,并能够在合成过程中避免有害副产物生成仍然是一个巨大的挑战。
发明内容
本发明的目的是针对现有硫量子点的低PLQY和制备过程中会生成大量副产物,且未实现室温余辉发射的缺点,提供一种可用于贵金属检测的高量子产率室温余辉杂化硫量子点(SQD@CA)及其制备方法。
为实现上述目的,本发明利用单质硫与乙烯基单体,在催化剂或自催化作用下发生阴离子共聚反应制备出线性或支化共聚物,再将生成的共聚物与柠檬酸通过水(溶剂)热反应制成具备高量子产率与贵金属检测性能的杂化硫量子点(SQD),最后杂化硫量子点(SQD)与尿素或硫脲通过微波辅助聚合制成具有室温余辉性能的杂化硫量子点(SQD@CA),具体制备方法步骤如下:
(1)单质硫与乙烯基单体,在催化剂或自催化作用下发生共聚反应,一步法制备出线性或支化共聚物;
其中,乙烯基单体可以是(甲基)丙烯酸酯类单体,(甲基)丙烯酰胺类单体,丙炔酸酯类单体或烯丙基类单体等;
具体为:丙烯酰胺、N,N’-二甲基丙烯酰胺,N异丙基甲基丙烯酰胺、N异丙基丙烯酰胺、N苯基丙烯酰胺、甲基丙烯酸苯甲酯、丙烯酸苯酯、丙烯酸苯甲酯、二甲胺基丙基丙烯酰胺、丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸叔丁酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺,1,4-丁二醇二丙烯酸酯,新戊二醇二丙烯酸酯等;
单质硫和乙烯基单体的摩尔比为1~8:1;
催化剂为DBU、TBD、t-BuP1、t-BuP2、t-BuP4、TMA、TEA、TPA,且乙烯基单体与催化剂的摩尔比为10~2000:1;
共聚反应采用溶液聚合;在25℃到120℃甚至更大范围内迅速高效地进行;溶液聚合的溶剂为四氢呋喃、N,N’-二甲基甲酰胺、二乙二醇二甲醚或二甲基亚砜中的任意一种或两种的混合物。
溶液聚合所用溶剂的质量为单体质量的1~20倍;
得到的共聚物的结构式如下式所示:
其中,x代表连续的硫原子个数,n和m都代表硫和烯烃交替结构的个数。
(2)生成的共聚物与柠檬酸通过水(溶剂)热反应制成具备高量子产率与贵金属检测性能的杂化硫量子点(SQD)。
其中,共聚物与柠檬酸的质量比为0.2~5:1;
水(溶剂)热反应温度范围为150~220℃,反应时间为3~12h;
所用溶剂为四氢呋喃、N,N’-二甲基甲酰胺、乙醇、甲醇、甲苯、二乙二醇二甲醚或二甲基亚砜中的任意一种或两种的混合物,所用溶剂的质量为柠檬酸质量的50~200倍;
(3)杂化硫量子点与尿素或硫脲通过微波辅助聚合制成具有室温余辉性能的杂化硫量子点(SQD@CA)。
其中,尿素或硫脲与硫量子点的质量比为10~5000:1;
采用微波辅助聚合法,微波功率范围为500~850W,反应时间范围为5~20min;
制备的量子点材料用于防伪,金属检测,柔性电子器件等领域。
有益效果:
(1)本发明原料廉价,使用范围广,使用廉价的单质硫和常见的工业化的乙烯基类单体进行聚合。
(2)聚合反应条件温和,反应温度范围为25~120℃,水(溶剂)热反应温度范围为150~220℃,所用催化剂不含金属离子,易被清除,不影响聚合物性质,其中有部分可不用外加催化剂。
(3)聚合过程简单:以简易的化合物为催化剂,一步法即可制备出聚合物,并通过简单的水热反应和微波辅助反应即可制成硫量子点(SQD@CA)。
(4)制备的硫量子点(SQD@CA)具有高量子产率和良好的金属离子响应性能,且具有良好的室温余辉发射能力,可以发射长达十数秒的室温余辉,具有良好的应用前景。
附图说明:
图1为实施例1,2,3,6硫量子点不同时间点的室温余辉照片。
图2为实施例2硫量子点在不同离子溶液中的荧光发射谱图。
图3为实施例2硫量子点对不同离子溶液的荧光响应性。
图4为实施例1硫量子点在不同离子溶液中的荧光发射谱图。
图5为实施例1硫量子点对不同离子溶液的荧光响应性。
图6为实施例1硫量子点的量子产率图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明,但不仅仅限于以下实施例,对于未特别注明的工艺参数,可参照常规技术进行。
实施例1
将干燥的带有转子的100mL圆底烧瓶放入充满氩气氛围的手套箱内,向其中加入0.5g(15.6mmol)单质硫,1.109g(15.6mmol)丙烯酰胺,8.75ul(0.007mmol)t-BuP4和22.7g四氢呋喃盖好橡胶塞取出,置于25℃油浴锅中,反应6h。反应结束后,用四氢呋喃溶解反应产物,在100mL正己烷中沉淀得到橙黄色产物,30℃下真空干燥1h;分别称取0.075g产物和0.15g柠檬酸,加入15mL乙醇中充分溶解,在190℃条件下进行溶剂热反应6h,所得产物通过硅胶层析柱分离纯化得到黑色固体,可在365nm波长激发下,发射出蓝色荧光,绝对量子产率为47.4%;分别称取10g硫脲和0.01g量子点,使其分散于20mL去离子水中,在500W微波条件下反应10min,经过重结晶纯化可得到淡黄色硫量子点(SQD@CA),可在365nm波长激发下,发射出蓝色荧光,并在关闭激发光源后出现十余秒绿色余辉。其绝对量子产率为68.1%,磷光寿命为2139ms。
实施例2
将干燥的带有转子的100mL圆底烧瓶放入充满氩气氛围的手套箱内,向其中加入0.5g(15.6mmol)单质硫,0.193g(1.95mmol)N,N’-二甲基丙烯酰胺,7ul(0.014mmol)t-BuP2和14g N,N’-二甲基甲酰胺盖好橡胶塞取出,置于25℃油浴锅中,反应6h。反应结束后,用四氢呋喃溶解反应产物,在100mL正己烷沉淀得到橙黄色产物,30℃下真空干燥1h;分别称取0.03g产物和0.15g柠檬酸,加入15mL四氢呋喃中充分溶解,在150℃条件下进行溶剂热反应12h,所得产物通过硅胶层析柱分离纯化得到棕色固体,可在365nm波长激发下,发射出蓝色荧光,绝对量子产率为36.7%;分别称取10g尿素和0.002g量子点,使其分散于20mL去离子水中,在500W微波条件下反应20min,经过重结晶纯化可得到淡黄色硫量子点(SQD@CA),可在365nm波长激发下,发射出蓝色荧光,并在关闭激发光源后出现十余秒绿色余辉。其绝对量子产率为94.3%,磷光寿命为1863ms。
实施例3
将干燥的带有转子的50mL圆底烧瓶放入充满氩气氛围的手套箱内,向其中加入0.5g(15.6mmol)单质硫,0.99g(7.8mmol)N异丙基甲基丙烯酰胺,7ul(0.028mmol)t-BuP1和1.5g二甲基亚砜盖好橡胶塞取出,置于120℃油浴锅中,反应6h。反应结束后,用四氢呋喃溶解反应产物,在100mL正己烷沉淀得到棕色产物,30℃下真空干燥1h;分别称取0.1g产物和0.15g柠檬酸,加入30mL甲醇中充分溶解,在180℃条件下进行溶剂热反应5h,所得产物通过硅胶层析柱分离纯化得到黑色固体,可在365nm波长激发下,发射出蓝白色荧光,绝对量子产率为41.0%;分别称取10g硫脲和1g量子点,使其分散于20mL去离子水中,在850W微波条件下反应5min,经过重结晶纯化可得到棕黄色硫量子点(SQD@CA),可在365nm波长激发下,发射出蓝绿色荧光,并在关闭激发光源后出现数余秒黄绿色余辉。其绝对量子产率为52.6%,磷光寿命为602ms。
实施例4
将干燥的带有转子的50mL圆底烧瓶放入充满氩气氛围的手套箱内,向其中加入0.5g(15.6mmol)单质硫,0.44g(3.9mmol)N异丙基丙烯酰胺,
0.056g(0.39mmol)TPA和5g二乙二醇二甲醚盖好橡胶塞取出,置于25℃油浴锅中,反应6h。反应结束后,用四氢呋喃溶解反应产物,在100mL正己烷沉淀得到棕黄色产物,30℃下真空干燥1h;分别称取0.75g产物和0.15g柠檬酸,加入15mL二甲基亚砜中充分溶解,在220℃烘箱中进行热处理8h,所得产物通过硅胶层析柱分离纯化得到棕黑色固体,可在365nm波长激发下,发射出蓝色荧光,绝对量子产率为30.7%;分别称取10g尿素和0.1g量子点,使其分散于20mL去离子水中,在600W微波条件下反应8min,经过重结晶纯化可得到黄色硫量子点(SQD@CA),可在365nm波长激发下,发射出蓝白色荧光,并在关闭激发光源后出现十余秒绿色余辉。其绝对量子产率为58.2%,磷光寿命为1201ms。
实施例5
将干燥的带有转子的100mL圆底烧瓶放入充满氩气氛围的手套箱内,向其中加入0.5g(15.6mmol)单质硫,2.29g(15.6mmol)N苯基丙烯酰胺,
0.031g(0.312mmol)TEA和23.4g二乙二醇二甲醚盖好橡胶塞取出,置于50℃油浴锅中,反应6h。反应结束后,用四氢呋喃溶解反应产物,在100mL正己烷沉淀得到棕黄色产物,30℃下真空干燥1h;分别称取0.2g产物和0.15g柠檬酸,加入7.5mL甲苯中充分溶解,在170℃烘箱中进行热处理6h,所得产物通过硅胶层析柱分离纯化得到棕色硫量子点,可在365nm波长激发下,发射出白色荧光,绝对量子产率为28.6%;分别称取10g硫脲和0.005g量子点,使其分散于20mL去离子水中,在700W微波条件下反应10min,经过重结晶纯化可得到淡黄色硫量子点(SQD@CA),可在365nm波长激发下,发射出蓝色荧光,并在关闭激发光源后出现十余秒绿色余辉。其绝对量子产率为72.06%,磷光寿命为1516ms。
实施例6
将干燥的带有转子的50mL圆底烧瓶放入充满氩气氛围的手套箱内,向其中加入0.5g(15.6mmol)单质硫,0.69g(3.9mmol)甲基丙烯酸苯甲酯,
0.018g(0.312mmol)TMA和5.95g二甲基亚砜盖好橡胶塞取出,置于100℃油浴锅中,反应6h。反应结束后,用四氢呋喃溶解反应产物,在100mL正己烷沉淀得到橙黄色产物,30℃下真空干燥1h;分别称取0.3g产物和0.15g柠檬酸,加入15mL N,N’-二甲基甲酰胺中充分溶解,在200℃烘箱中进行热处理10h,所得产物通过硅胶层析柱分离纯化得到黑棕色固体,可在365nm波长激发下,发射出黄绿色荧光,绝对量子产率为40.1%;分别称取10g硫脲和0.01g量子点,使其分散于20mL去离子水中,在500W微波条件下反应10min,经过重结晶纯化可得到淡黄色硫量子点(SQD@CA),可在365nm波长激发下,发射出蓝绿色荧光,并在关闭激发光源后出现十余秒黄绿色余辉。其绝对量子产率为52.6%,磷光寿命为1700ms。
实施例7
将干燥的带有转子的50mL圆底烧瓶放入充满氩气氛围的手套箱内,向其中加入0.5g(15.6mmol)单质硫,2.31g(15.6mmol)丙烯酸苯酯,0.024g(0.156mmol)DBU和2.81g N,N’-二甲基甲酰胺盖好橡胶塞取出,置于60℃油浴锅中,反应6h。反应结束后,用四氢呋喃溶解反应产物,在100mL正己烷沉淀得到黄色产物,30℃下真空干燥1h;分别称取0.075g产物和0.15g柠檬酸,加入20mL甲苯中充分溶解,在180℃烘箱中进行热处理12h,所得产物通过硅胶层析柱分离纯化得到棕色固体,可在365nm波长激发下,发射出绿色荧光,绝对量子产率为49.29%;分别称取10g硫脲和0.005g量子点,使其分散于20mL去离子水中,在700W微波条件下反应8min,经过重结晶纯化可得到淡黄色硫量子点(SQD@CA),可在365nm波长激发下,发射出蓝绿色荧光,并在关闭激发光源后出现十余秒绿色余辉。其绝对量子产率为72.9%,磷光寿命为1827ms。
实施例8
将干燥的带有转子的50mL圆底烧瓶放入充满氩气氛围的手套箱内,向其中加入0.5g(15.6mmol)单质硫,1.26g(7.8mmol)丙烯酸苯甲酯,0.016g(0.312mmol)TBD和3.52g二乙二醇二甲醚盖好橡胶塞取出,置于50℃油浴锅中,反应6h。反应结束后,用四氢呋喃溶解反应产物,在100mL正己烷沉淀得到亮黄色产物,30℃下真空干燥1h;分别称取0.05g产物和0.15g柠檬酸,加入15mL四氢呋喃中充分溶解,在160℃烘箱中进行热处理8h,所得产物通过硅胶层析柱分离纯化得到黑棕色固体,可在365nm波长激发下,发射出绿色荧光,绝对量子产率为43.03%;分别称取10g硫脲和0.005g量子点,使其分散于20mL去离子水中,在600W微波条件下反应12min,经过重结晶纯化可得到淡黄色硫量子点(SQD@CA),可在365nm波长激发下,发射出蓝色荧光,并在关闭激发光源后出现十余秒绿色余辉。其绝对量子产率为69.27%,磷光寿命为1929ms。
实施例9
将干燥的带有转子的50mL圆底烧瓶放入充满氩气氛围的手套箱内,向其中加入0.5g(15.6mmol)单质硫,0.31g(1.95mmol)二甲胺基丙基丙烯酰胺,3.5ul(0.014mmol)t-BuP1和4g四氢呋喃盖好橡胶塞取出,置于25℃油浴锅中,反应6h。反应结束后,用四氢呋喃溶解反应产物,在100mL正己烷沉淀得到棕黑色产物,30℃下真空干燥1h;分别称取0.03g产物和0.15g柠檬酸,加入15mL N,N’-二甲基甲酰胺中充分溶解,在200℃烘箱中进行热处理10h,所得产物通过硅胶层析柱分离纯化得到黑棕色固体,可在365nm波长激发下,发射出蓝色荧光,绝对量子产率为26.22%;分别称取10g硫脲和0.05g量子点,使其分散于20mL去离子水中,在500W微波条件下反应20min,经过重结晶纯化可得到黄色硫量子点(SQD@CA),可在365nm波长激发下,发射出蓝色荧光,并在关闭激发光源后出现数余秒绿色余辉。其绝对量子产率为59.77%,磷光寿命为2031ms。
实施例10
将干燥的带有转子的50mL圆底烧瓶放入充满氩气氛围的手套箱内,向其中加入0.5g(15.6mmol)单质硫,0.28g(1.95mmol)丙烯酸二甲氨基乙酯,
3.5ul(0.014mmol)t-BuP1和4g四氢呋喃盖好橡胶塞取出,置于25℃油浴锅中,反应6h。反应结束后,用四氢呋喃溶解反应产物,在100mL正己烷沉淀得到棕黑色产物,30℃下真空干燥1h;分别称取0.03g产物和0.15g柠檬酸,加入15mL N,N’-二甲基甲酰胺中充分溶解,在200℃烘箱中进行热处理10h,所得产物通过硅胶层析柱分离纯化得到黑棕色固体,可在365nm波长激发下,发射出蓝色荧光,绝对量子产率为31.66%;分别称取10g硫脲和0.05g量子点,使其分散于20mL去离子水中,在500W微波条件下反应20min,经过重结晶纯化可得到黄色硫量子点(SQD@CA),可在365nm波长激发下,发射出蓝色荧光,并在关闭激发光源后出现数余秒绿色余辉。其绝对量子产率为70.09%,磷光寿命为1895ms。
实施例11
将干燥的带有转子的100mL圆底烧瓶放入充满氩气氛围的手套箱内,向其中加入0.5g(15.6mmol)单质硫,1.11g(7.9mmol)甲基丙烯酸叔丁酯,
0.018g(0.312mmol)TMA和16.1g二乙二醇二甲醚盖好橡胶塞取出,置于50℃油浴锅中,反应6h。反应结束后,用四氢呋喃溶解反应产物,在100mL正己烷沉淀得到棕黑色产物,30℃下真空干燥1h;分别称取0.075g产物和0.15g柠檬酸,加入15mL N,N’-二甲基甲酰胺中充分溶解,在200℃烘箱中进行热处理10h,所得产物通过硅胶层析柱分离纯化得到深黄色固体,可在365nm波长激发下,发射出蓝色荧光,绝对量子产率为42.08%;分别称取10g硫脲和0.005g量子点,使其分散于20mL去离子水中,在850W微波条件下反应5min,经过重结晶纯化可得到淡黄色硫量子点(SQD@CA),可在365nm波长激发下,发射出蓝色荧光,并在关闭激发光源后出现数余秒绿色余辉。其绝对量子产率为82.09%,磷光寿命为2193ms。
实施例12
将干燥的带有转子的50mL圆底烧瓶放入充满氩气氛围的手套箱内,向其中加入0.5g(15.6mmol)单质硫,0.30g(1.95mmol)N,N’-亚甲基双丙烯酰胺,0.016g(0.312mmol)TBD和8g二甲基亚砜盖好橡胶塞取出,置于50℃油浴锅中,反应6h。反应结束后,用四氢呋喃溶解反应产物,在100mL正己烷沉淀得到棕黑色产物,30℃下真空干燥1h;分别称取0.03g产物和0.15g柠檬酸,加入15mL乙醇中充分溶解,在180℃烘箱中进行热处理10h,所得产物通过硅胶层析柱分离纯化得到黑棕色固体,可在365nm波长激发下,发射出蓝色荧光,绝对量子产率为28.97%;分别称取10g硫脲和0.05g量子点,使其分散于20mL去离子水中,在600W微波条件下反应12min,经过重结晶纯化可得到黄色硫量子点(SQD@CA),可在365nm波长激发下,发射出蓝色荧光,并在关闭激发光源后出现数余秒绿色余辉。其绝对量子产率为63.39%,磷光寿命为1538ms。
实施例13
将干燥的带有转子的50mL圆底烧瓶放入充满氩气氛围的手套箱内,向其中加入0.5g(15.6mmol)单质硫,0.39g(1.95mmol)1,4-丁二醇二丙烯酸酯,0.016g(0.312mmol)TBD和8g二甲基亚砜盖好橡胶塞取出,置于50℃油浴锅中,反应6h。反应结束后,用四氢呋喃溶解反应产物,在100mL正己烷沉淀得到棕黑色产物,30℃下真空干燥1h;分别称取0.03g产物和0.15g柠檬酸,加入15mL乙醇中充分溶解,在180℃烘箱中进行热处理10h,所得产物通过硅胶层析柱分离纯化得到黑棕色固体,可在365nm波长激发下,发射出蓝色荧光,绝对量子产率为36.79%;分别称取10g尿素和0.05g量子点,使其分散于20mL去离子水中,在600W微波条件下反应12min,经过重结晶纯化可得到黄色硫量子点(SQD@CA),可在365nm波长激发下,发射出蓝色荧光,并在关闭激发光源后出现数余秒绿色余辉。其绝对量子产率为71.63%,磷光寿命为1821ms。
实施例14
将干燥的带有转子的50mL圆底烧瓶放入充满氩气氛围的手套箱内,向其中加入0.5g(15.6mmol)单质硫,0.41g(1.95mmol)新戊二醇二丙烯酸酯,0.016g(0.312mmol)TBD和8g二甲基亚砜盖好橡胶塞取出,置于50℃油浴锅中,反应6h。反应结束后,用四氢呋喃溶解反应产物,在100mL正己烷沉淀得到棕黑色产物,30℃下真空干燥1h;分别称取0.03g产物和0.15g柠檬酸,加入15mL乙醇中充分溶解,在180℃烘箱中进行热处理10h,所得产物通过硅胶层析柱分离纯化得到黑棕色固体,可在365nm波长激发下,发射出蓝绿色荧光,绝对量子产率为34.53%;分别称取10g尿素和0.05g量子点,使其分散于20mL去离子水中,在600W微波条件下反应12min,经过重结晶纯化可得到黄色硫量子点(SQD@CA),可在365nm波长激发下,发射出蓝绿色荧光,并在关闭激发光源后出现十余秒绿色余辉。其绝对量子产率为76.01%,磷光寿命为1676ms。
实施例15
杂化硫量子点(黑色固体)的制备同实施例1,分别称取10g硫脲和0.5g量子点,使其分散于20mL去离子水中,在500W微波条件下反应10min,经过重结晶纯化可得到橙黄色硫量子点(SQD@CA),可在365nm波长激发下,发射出白色荧光,并在关闭激发光源后出现数余秒黄绿色余辉。其绝对量子产率为37.2%,磷光寿命为1306ms。
实施例16
杂化硫量子点(黑色固体)的制备同实施例1,分别称取10g硫脲和0.005g量子点,使其分散于20mL去离子水中,在500W微波条件下反应10min,经过重结晶纯化可得到淡黄色硫量子点(SQD@CA),可在365nm波长激发下,发射出蓝色荧光,并在关闭激发光源后出现十余秒蓝绿色余辉。其绝对量子产率为82.2%,磷光寿命为2401ms。
实施例17
杂化硫量子点(黑色固体)的制备同实施例1,分别称取10g尿素和0.005g量子点,使其分散于20mL去离子水中,在500W微波条件下反应10min,经过重结晶纯化可得到淡黄色硫量子点(SQD@CA),可在365nm波长激发下,发射出蓝色荧光,并在关闭激发光源后出现十余秒蓝绿色余辉。其绝对量子产率为96.2%,磷光寿命为2209ms。
实施例18
杂化硫量子点(黑色固体)的制备同实施例1,分别称取10g硫脲和0.002g量子点,使其分散于20mL去离子水中,在500W微波条件下反应10min,经过重结晶纯化可得到淡黄色硫量子点(SQD@CA),可在365nm波长激发下,发射出蓝色荧光,并在关闭激发光源后出现数余秒蓝绿色余辉。其绝对量子产率为86.1%,磷光寿命为1776ms。
实施例19
含硫的预聚物制备同实施例1,分别称取0.075g产物和0.3g柠檬酸,加入15mL乙醇中充分溶解,在190℃条件下进行溶剂热反应6h,所得产物通过硅胶层析柱分离纯化得到黑色固体,可在365nm波长激发下,发射出白色荧光,绝对量子产率为39.6%;分别称取10g硫脲和0.01g量子点,使其分散于20mL去离子水中,在500W微波条件下反应10min,经过重结晶纯化可得到淡黄色硫量子点(SQD@CA),可在365nm波长激发下,发射出蓝白色荧光,并在关闭激发光源后出现十余秒绿色余辉。其绝对量子产率为56.9%,磷光寿命为1859ms。
Claims (9)
1.一种具有室温余晖杂化硫量子点的制备方法,其特征在于,所述制备方法步骤如下:
(1)单质硫与乙烯基单体,在催化剂或自催化作用下发生阴离子共聚反应制备出线性或支化共聚物;
(2)生成的共聚物与柠檬酸通过水或溶剂热反应制成杂化硫量子点(SQD);
(3)杂化硫量子点与尿素或硫脲通过微波辅助聚合制成具有室温余辉杂化硫量子点(SQD@CA)。
2.根据权利要求1所述的具有室温余晖杂化硫量子点的制备方法,其特征在于,步骤(1)中乙烯基单体为:(甲基)丙烯酸酯类单体,(甲基)丙烯酰胺类单体,丙炔酸酯类单体或烯丙基类单体;催化剂为DBU、TBD、t-BuP1、t-BuP2、t-BuP4、TMA、TEA、TPA。
3.根据权利要求1所述的具有室温余晖杂化硫量子点的制备方法,其特征在于,步骤(1)中单质硫和乙烯基单体的摩尔比为1~8:1;乙烯基单体与催化剂的摩尔比为10~2000:1。
4.根据权利要求1所述的具有室温余晖杂化硫量子点的制备方法,其特征在于,步骤(1)中共聚反应采用溶液聚合,在大于25℃条件下进行反应;聚合的溶剂为四氢呋喃、N,N’-二甲基甲酰胺、二乙二醇二甲醚或二甲基亚砜中的任意一种或两种的混合物,所用溶剂的质量为单体质量的1~20倍。
5.根据权利要求1所述的具有室温余晖杂化硫量子点的制备方法,其特征在于,步骤(2)中共聚物与柠檬酸的质量比为0.2~5:1;水或溶剂热反应温度为150~220℃,反应时间为3~12h。
6.根据权利要求1所述的具有室温余晖杂化硫量子点的制备方法,其特征在于,步骤(2)中所用溶剂为四氢呋喃、N,N’-二甲基甲酰胺、乙醇、甲醇、甲苯、二乙二醇二甲醚或二甲基亚砜中的任意一种或两种的混合物,所用溶剂的质量为柠檬酸质量的5~200倍。
7.根据权利要求1所述的具有室温余晖杂化硫量子点的制备方法,其特征在于,步骤(3)中尿素或硫脲与硫量子点的质量比为10~5000:1;采用微波辅助聚合法,微波功率为500~850W,反应时间为5~20min。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述方法制备的具有室温余晖杂化硫量子点。
9.一种根据权利要求1-7任一项所述方法制备的具有室温余晖杂化硫量子点的应用,其特征在于,所述量子点用于防伪,金属检测,柔性电子器件领域。
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