[发明专利]一种单基质碳量子点白光荧光粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种单基质碳量子点白光荧光粉的制备方法，属纳米碳材料碳点的制备及应用的技术领域。

背景技术

半导体固体光源发光二极管具有安全、节能、寿命长、响应快、发光强度高的优点，在降低照明能耗、提供高质量光源方面具有广阔的前景。

单基质白光发光二极管多采用稀土基发光材料和半导体量子点作为荧光粉,但是稀土基发光材料价格昂贵、光效率低，半导体量子点含有毒性元素Cd、Pb、Hg，均无法满足单基质白光发光二极管在节能、环保方面的要求。

由于碳量子点具有价格低廉、发射光谱宽、稳定性高、低毒、荧光可调控的优良特点，因此碳量子点是一种理想的单基质白光荧光粉材料。但其制备难度大、纯度低、易发生由团聚引起的荧光猝灭，使其在白光发光二极管中的应用受到了很大限制。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术状况，以柠檬酸为碳源、L-半胱氨酸为添加剂、去离子水为溶剂，采用水热合成法制备单基质碳量子点水溶液，经密闭反应、注射过滤、透析、成胶、真空干燥，制成单基质白光荧光粉，以大幅度提高白光荧光粉的化学物理性能。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：柠檬酸、L-半胱氨酸、聚乙烯醇、去离子水，其组合准备用量如下：以克、毫升为计量单位

制备方法如下：

(1)精选化学物质材料

对制备使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制：

(2)制备单基质碳量子点水溶液

单基质碳量子点水溶液的制备是在水热反应釜内进行的，是在加热、水热合成状态下完成的；

①配制溶液

称取柠檬酸2.1014g±0.001g、L-半胱氨酸2.4232g±0.001g，量取去离子水40mL±0.1mL，加入聚四氟乙烯容器内，搅拌5min，使其溶解，成混合溶液；

②将盛有混合溶液的聚四氟乙烯容器置于水热反应釜内，并密闭；

③将水热反应釜置于加热炉内，密闭、加热，加热温度200℃±2℃，加热时间360min；

混合溶液在加热过程中，将发生化学反应，反应方程式如下：

式中：CDs：碳量子点

NH₃：氨气

H₂S：硫化氢

④冷却，反应结束后，停止加热，使水热反应釜随炉冷却至25℃；

(3)注射过滤

①开启加热炉，打开水热反应釜，取出聚四氟乙烯容器及其内的混合溶液；

②用无菌注射器抽取聚四氟乙烯容器内混合溶液，用微孔滤膜进行注射式过滤，留存滤液，弃掉滤饼；

(4)透析

①将滤液置于纤维素透析袋内，并密封；

②将透析袋置于带密封盖的玻璃容器内，然后加入去离子水800mL，去离子水要淹没透析袋；

③将装有透析袋的玻璃容器置于磁力搅拌器上，进行加热转动透析，加热温度30℃，透析转数30r/min，透析时间3h；

④透析重复进行三次，透析后留存透析袋内混合溶液；

(5)成胶

量取透析液1.08mL，称取聚乙烯醇0.081g±0.001g，在85℃±2℃下，加入到塑料管中，混合搅拌60min，成混合溶液；

(6)真空干燥

将混合溶液置于真空干燥箱中干燥，干燥温度80℃，真空度8Pa，干燥时间12h，得单基质碳量子点白光荧光粉；

(7)检测、分析、表征

对制备的单基质碳量子点白光荧光粉的形貌、色泽、官能团、光学性能、化学物理性能进行检测、分析与表征；

用透射电子显微镜进行碳量子点的形貌分析；

用傅里叶红外光谱仪进行碳量子点的官能团分析；

用紫外可见分光光度计和荧光光谱仪进行碳量子点的光学性能分析；

结论：单基质碳量子点白光荧光粉为深棕色粉体，粉体颗粒直径≤8nm，在422nm处有强发射峰，发白光，色坐标为x＝0.325,y＝0.356，产物纯度为98.5％，未发生由团聚引起的荧光猝灭；

(8)产物储存

对制备的单基质碳量子点白光荧光粉储存于棕色透明的玻璃容器中，密闭避光储存，要防水、防晒、防酸碱盐侵蚀，储存温度20℃，相对湿度≤10％。

有益效果