[发明专利]基于掺氮碳点荧光膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型柔性高效的荧光膜的制备方法，具体的说是一种基于掺氮碳点荧光膜的制备方法。

背景技术

荧光膜制作方法丰富复杂，膜的材料和荧光体的选取是关键。目前的荧光体有很多，制作荧光体的方法复杂，荧光体发光强度低，部分荧光体具有毒性。

碳点以其简单的制备、良好的生物相容性、易调的荧光特点而在生物成像上得到了广泛的研究和应用，而在显示、照明领域尚无充足的研究。碳量子点因其量子效应具有优良的光学性质：较窄的发射峰、光学性质稳定、宽的吸收峰、大的斯托克斯、发射波长可调、荧光效率极高。

在光源不断更新换代的今天，通过对碳点发光性质的调控和发光载体的设计，提高碳点的含氮量、将碳点依托于柔性固态透明材料中(如有机分子膜)，有效利用碳点高亮度的荧光特性，达到特定场景下的照明需求。

发明内容

针对于现有荧光膜发光强度低的缺陷，本发明提供了一种基于掺氮碳点荧光膜的制备方法。本发明制备的荧光膜含有碳点，在紫外线的照射下会发出红、绿、蓝三原色光，因此还可以组成各种颜色的荧光。本产品碳点通过掺杂氮元素，在碳量子点上附着氮，显著提高量子效应，明显提高碳点的发光强度。

本发明采用的技术方案：

一种基于掺氮碳点荧光膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，以苯二胺作为碳源，以尿素作为氮源，将苯二胺和尿素溶解于无水乙醇中得到混合液，溶解比例为每10ml无水乙醇溶解0.033-0.075g苯二胺和0.067-0.15g的尿素；

步骤2，将苯二胺、尿素和无水乙醇混合液装入水热反应釜中，在温度为158-162℃条件下反应11.5-12.5小时获得碳点溶液；

步骤3，将碳点溶液与聚乙二醇水溶液混合，将所得混合液均匀滴涂在干净玻璃片上，放于干燥无尘的风箱中风干得到碳点薄膜；其中，聚乙二醇水溶液的配比为每5g的聚乙二醇对应25-40ml水，碳点溶液与聚乙二醇水溶液以每20-50µl的碳点溶液对应1ml聚乙二醇水溶液混合，混合时将碳点向聚乙二醇水溶液中缓慢滴放。

上述制备方法中，采用邻苯二胺、间苯二胺和/或对苯二胺作为碳源。

上述制备方法中，每种苯二胺纯度均大于98.5%。

上述制备方法中，采用纯度在99%以上的固态粉末状尿素作为氮源。

上述制备方法中，聚乙二醇水溶液的制备：先将溶质聚乙二醇在60-70℃溶剂水中静置30-40分钟，使聚乙二醇充分吸水溶胀；然后将溶剂水温度调至90-100℃，搅拌，使聚乙二醇充分溶解。

上述制备方法中，将最后得到的碳点溶液与聚乙二醇水溶液的混合液在玻璃片上沿一个方向均匀滴涂，风干后，在玻璃片表面形成一层厚度在0.02-2mm，透光率在75-85%之间的薄膜。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明提供了一种新型碳点荧光材料的制备方法，该方法所制备的掺氮碳点荧光膜，具有较高的发光强度，制造工艺经济简单；

本发明采用邻苯二胺(o-PD)、间苯二胺(m-PD)、对苯二胺(p-PD)作为碳源，对应生成掺氮o型碳点溶液、掺氮m型碳点溶液、掺氮平p型碳点溶液，这些碳点溶液能在紫外线下分别发出绿、蓝、红光，而这种三种光正是光的三原色。采用掺氮o型碳点溶液，掺氮m型碳点溶液，掺氮p型碳点溶液可以分别制成荧光为绿、蓝、红三色的发光膜。按照不同比例混合这三种不同的碳点也可以制成各种颜色荧光的发光膜，色彩丰富多样。膜的重量轻、强度高韧性强、能覆盖大面积、制作方便能达到一步合成。

附图说明

图1为本发明各实施例制备碳点溶液的流程图和反应原理示意图，(a)对应掺氮o型碳点溶液；(b)对应掺氮m型碳点溶液；(c)对应掺氮p型碳点溶液；

图2为本发明实施例一制备的碳点溶液在紫外灯下的效果图；

图3为本发明实施例一中掺氮o型碳点溶液的吸收和发射光谱图像；

图4为本发明实施例一中掺氮m型碳点溶液的吸收和发射光谱图像；

图5为本发明实施例一中掺氮p型碳点溶液的吸收和发射光谱图像；

图6为本发明实施例一中掺氮和未掺氮的o型碳点溶液发光光谱图像。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明方法作进一步说明。

本发明中提供的荧光碳点溶液的发光强度的光谱图仅说明了碳点溶液的发光特性。但是