[发明专利]一种碳量子点/丙烯酸酯共聚物荧光复合材料的制备方法

说明书

本发明属于纳米复合材料研究领域，特别涉及一种碳量子点/丙烯酸酯共聚物荧光复合材料的制备方法：制备氮掺杂碳量子点并进行钝化处理，基于钝化处理后的氮掺杂碳量子点在有机硅烷的水解过程中制备碳量子点分散稳定的固态有机‑无机杂化碳量子点材料，再通过原位聚合反应将得到的固态有机‑无机杂化碳量子点材料引入丙烯酸酯共聚物中。

技术领域

本发明属于纳米复合材料研究领域，特别涉及一种碳量子点/丙烯酸酯共聚物荧光复合材料的制备方法。

背景技术

在所有荧光碳材料当中，大多数研究工作集中在碳量子点领域，原因是其结构的可控，发光的可调并且可以批量生产。碳量子点(CDs)是一种与半导体量子点具有相似光学性能的环境友好型荧光纳米材料，尺寸小于10nm且微观近乎准球形，表面富含有机官能团，除拥有光学性能优良、尺寸小等传统半导体量子点所具备的优点外，其还具有生物相容性好、易于大规模合成及功能化修饰、制备成本低廉、反应条件温和等无可比拟的优势。

近期的研究表明，CDs具有光引发电子转移的行为，说明CDs在电池技术、光伏设备、光捕获材料等领域均有潜在的应用价值；CDs的表面可以通过合理的设计进行多种功能化修饰，从而影响其光电性质；这类荧光材料有望解决传统荧光材料光稳定性和毒性方面的弱点，是新兴的荧光材料。

发明内容

本发明提供了一种碳量子点/丙烯酸酯共聚物荧光复合材料的制备方法：

制备氮掺杂碳量子点并进行钝化处理，基于钝化处理后的氮掺杂碳量子点在有机硅烷的水解过程中制备碳量子点分散稳定的固态有机-无机杂化碳量子点材料，再通过原位聚合反应将得到的固态有机-无机杂化碳量子点材料引入丙烯酸酯共聚物中，

具体操作为：

(1)碳量子点的制备及钝化

配制葡萄糖、NH₃和NaOH的溶液，超声处理至该溶液呈棕红色，悬蒸后调节该溶液pH至中性，加入乙醇并搅拌后再加入过量的无水硫酸镁，搅拌充分后静置以去除盐和水，得到碳量子点的乙醇溶液，

加入过量的无水硫酸镁充分搅拌后水分被除去(搅拌结束并静置后会过滤掉固体杂质)；盐难溶于乙醇而析出，静置一段时间(至少24小时)使析出的盐沉淀，

钝化：向所得的碳量子点的乙醇溶液中加入KH550、KH570、EtOH和水，升温搅拌后除去溶剂，得到固态有机-无机杂化碳量子点材料，

其中，由于超声法赋予碳源碳化的能量较小，因此这里采用了氢氧化钠，在碱辅助条件下有助于碳点的制备，

反应体系中包括碳量子点和未完全碳化的葡萄糖杂质，碳量子点表面富含活性基团能很好地分散在乙醇中，而未完全碳化的葡萄糖等不溶或微溶于乙醇，所以这里通过加入无水硫酸镁的方式除去体系中未碳化杂质及水分，

加入KH550、KH570、EtOH、水时的体积比为，(KH550+KH570)：EtOH：水＝5：75：25，

升温至80℃搅拌2小时，

碳量子点经表面钝化后其本身的荧光性能会增强(见附图6)；

(2)碳量子点/丙烯酸酯类共聚物荧光复合材料的制备

将丙烯酸酯单体、引发剂、溶剂及步骤(1)中得到的固态有机-无机杂化碳量子点材料混合并分散充分，升温聚合，

其中，丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲脂、甲基丙烯酸丁酯或两者的混合，

引发剂为BPO，溶剂为甲苯，

固态有机-无机杂化碳量子点材料与溶剂的用量比为0.1g/mL。

本发明的有益效果在于：