[发明专利]黄色碳量子点荧光粉及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种黄色碳量子点荧光粉及制备方法和应用，其所述荧光粉由粒径10nm的碳量子点和淀粉组成，淀粉被用做碳量子点荧光基团的有效吸附载体，碳量子点均匀分散在淀粉颗粒中，形成胶囊式的核壳结构；制备方法：通过一步水热法制备黄色碳量子点，再将其与淀粉混合吸附制备出黄色碳量子点荧光粉；将该荧光粉设置在LED发光器件的发光层中，能与发射波长在350‑510nm的近紫外‑蓝绿光LED芯片有效结合，提供高亮度的黄光发射。本发明制备的黄色碳量子点荧光粉是一种新型的、绿色环保的黄色固体荧光粉，可望替代传统稀土基黄色荧光粉，缓解能源危机、环境污染等一系列问题，对于白光LED照明、平面显示、LED背光源等相关应用领域的发展具有重要意义。

技术领域

本发明属于荧光粉技术领域，具体地说是一种黄色碳量子点荧光粉及其制备方法，其应用涉及照明、显示等领域，是一种新型的、绿色环保的黄色荧光粉材料。

背景技术

人们生活的许多方面都离不开白光LED显示和照明，近年来，白光LED市场发展迅速，具有广阔的商业前景和实用价值，备受全世界的广泛关注。目前商业化的白光LED器件采用的主流技术是将蓝光芯片和黄色稀土基荧光粉相结合，针对其开展的研究十分深入，且制备工艺成熟；但是稀土是不可再生资源，储量有限且开采会造成环境污染问题，随着近年来的大范围开采全球储量已经告急。在充斥着能源危机的21世纪，目前亟待开发新型的、绿色环保的荧光材料。

半导体量子点是近年来被应用于白光LED的新型材料之一，这得益于其量子效率高、耐光漂白、热稳定性好、发光范围可调控等诸多显著优势。但是传统的半导体量子点都含有有毒重金属，对人体和环境有危害，这一缺点限制了半导体量子点作为荧光基质材料在商业白光LED领域的应用。作为碳材料界的新秀，碳量子点于2004年被美国南卡罗莱纳大学的Walter A. Scrivens课题组在提纯单壁碳纳米管时偶然发现（非专利文献1）。经过近十年来的发展，碳量子点已经成为碳纳米材料家族中的研究热点，并且取得了非常多的研究成果[非专利文献2,3]。和含有有毒金属离子的半导体量子点相比较来说，碳量子点无毒、生物相容性好的优点突出，此外碳量子点还具有发光可调、易于官能化、光稳定性好、荧光量子效率高等诸多优点，近年来被广泛应用于光催化、生物标记/医药、离子检测等领域（非专利文献2,3）。最近，碳量子点也逐渐被认为是可以取代半导体量子点和传统稀土荧光粉应用于白光LED的绿色发光材料。

虽然关于碳量子点的研究成果很多，但是目前的报道以紫外激发下的蓝光碳量子点为主（专利文献1），单纯依靠蓝光碳量子点并不能实现白光发射，还需要与其他荧光材料结合在一起，但是碳量子点和其他荧光材料各自的发光效率不同，且随着使用时间的延长，不同荧光材料的老化程度和光衰减程度不同，导致白光LED器件在长时间使用后变色，稳定性降低，因此，该波段的碳量子点并不适合用于商业化LED照明和显示。其它长波段发射的碳量子点虽然也有少量报道，但是存在制备方法比较复杂或者原材料昂贵等问题（专利文献2），此外，目前报道的碳量子点制备多以水相体系为主，液态碳量子点不能很好的与封装器件的光学胶融合，实际上并不适合用于白光LED器件的封装，将其转换为固态粉末虽然可以解决这一问题，但是碳量子点在固态时常常发生严重的荧光淬灭。虽然也有少量通过化学合成直接得到非淬灭的固体碳量子点的报道，但同样也存在原材料昂贵和实验过程复杂等缺点（专利文献3）。

现有技术文献：

[非专利文献1] X.Y. Xu, R. Ray, Y. L. Gu, H. J. Ploehn, L. Gearheart,K. Raker, W. A. Scrivens, Electrophoretic Analysis and Purification ofFluorescent Single-Walled Carbon Nanotube Fragments. J. Am. Chem. Soc. 2004,126:12736-12737.