[发明专利]一种生物基碳纳米点荧光粉及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种生物基碳纳米点荧光粉及其制备方法与应用。

背景技术

碳纳米点因具有良好的水溶性、稳定性、低毒性、耐光漂白以及很好的生物相容性，有望替代有机染料和多含重金属的半导体量子点在生物成像与传感、荧光图案构建、编码学以及光电器件中的应用。诸多例如激光烧蚀、电化学氧化、水热以及微波等方法被用来制备碳纳米点。高的发光量子效率是优化碳纳米点性能及拓展其应用领域的关键。到目前为止，碳纳米点在水溶液中的量子效率已经达到60％以上，可媲美于商业化的CdSe/ZnS量子点。如此优异的光学性质很大程度上促进了碳纳米点在生物及其他科学领域中的应用。

最近碳纳米点作为感光材料正被广泛的应用于照明与显示。但是固态碳纳米点由于聚集会发生严重的发光淬灭，所以基于碳纳米点的固态发光器件的性能还差强人意(A Biocompatible Fluorescent Ink Based on Water-Soluble Luminescent Carbon Nanodots，Songnan Qu,Xiaoyun Wang,Qipeng Lu,Xingyuan Liu,Lijun Wang,Angew.Chem.Int.Ed.,2012,51,12215)。目前，现有的少数基于碳纳米点的高效的固态发光材料体系，主要是将碳纳米点分散于聚合物基质以抑制聚集发光淬灭(Organic–Inorganic Hybrid Functional Carbon Dot Gel Glasses,Zheng Xie,Fu Wang,and Chun-yan Liu，Adv.Mater.,2012,24,1716)。但是利用这种方法得到的高效的碳纳米点基发光材料都具有固定的形状，在实际的应用中具有不易处理的缺点。

现有技术中还没有制备具有高发光效率且易处理的基于碳纳米点的固态发光材料的方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的碳纳米点基发光材料发光量子效率低且不易处理的问题，而提供一种生物基碳纳米点荧光粉及其制备方法与应用。

本发明首先提供一种生物基碳纳米点荧光粉，该生物基碳纳米点荧光粉是以生物制品粉末为分散基质，通过氢键结合将碳纳米点均匀地吸附于生物制品粉末颗粒表面制备而成。

优选的是，所述的生物制品粉末为淀粉、琼脂粉、纸浆或纤维素粉末。

优选的是，所述的碳纳米点为绿光发射碳纳米点或蓝光发射碳纳米点。

本发明还提供了上述一种生物基碳纳米点荧光粉的制备方法，包括以下步骤:

①将碳纳米点与生物制品粉末混合溶解在水中，并持续搅拌得到反应混合液；

②将①所得到反应混合液经过滤、冻干、研磨、筛选，得到生物基碳纳米点荧光粉。

优选的是，所述的碳纳米点和生物制品粉末的质量比为1：(20～450)。

优选的是，所述的冻干温度为-45～-55℃，冻干时间为24～48小时。

本发明还提供了上述一种生物基碳纳米点荧光粉在低温传感器中的应用。

本发明还提供了上述一种生物基碳纳米点荧光粉在荧光粉基白光二极管中的应用。

本发明还提供了上述一种生物基碳纳米点荧光粉在荧光图案及荧光体构建中的应用。

本发明还提供了上述一种新生物基碳纳米点荧光粉在荧光涂料中的应用。

本发明的有益效果

本发明首先提供一种生物基碳纳米点荧光粉，该生物基碳纳米点荧光粉是以生物制品粉末为分散基质，通过氢键结合将碳纳米点均匀地吸附于生物制品粉末颗粒表面制备而成。所述的生物制品分散基质既不会与碳纳米点竞争吸收激发光，也不吸收碳纳米点的发光，有效地抑制了碳纳米点由于聚集引起的发光淬灭，得到了发光量子效率为50％的高效的生物基碳纳米点荧光粉；所述的碳纳米点发光中心材料可以为绿光发射的碳纳米点，也可为蓝光发射碳纳米点，表明该种制备生物基碳纳米点荧光粉的方法为普适法。

本发明还提供一种生物基碳纳米点荧光粉的制备方法，该方法先将碳纳米点与生物制品粉末混合溶解在水中，并持续搅拌得到反应混合液；然后将所得到反应混合液经过滤、冻干、研磨、筛选，得到生物基碳纳米点荧光粉。本发明的方法简单，易于实现，所采用的生物制品粉末与碳纳米点均为价格低廉、环境友好型材料，制备得到的生物基碳纳米点荧光粉是一种完全绿色环保、低成本的发光材料。