[发明专利]发射白光的碳点的一步制备方法

说明书

发射白光的碳点的一步制备方法，及发光纳米材料领域。这种发射白光的碳点由以下方法制备得到：在恒温烘箱中，将不同比例的邻苯二胺、邻苯二酚分别溶解在包括甲、乙、丙、丁、戊等醇类溶剂中，装入反应釜，将烘箱温度控制在140‑240℃下进行溶剂热反应4‑48小时，可以获得发光峰覆盖400‑700nm的荧光碳点，其中包括CIE色品坐标为(0.33,0.33)的发射白光的碳点。该方法制备的发射白光的碳点光学性质优异，且制备方法简单、材料易得、成本低廉，可以直接添加到二极管的封装材料环氧树脂中，制备白光LED器件。

技术领域

本发明涉及发光纳米材料领域，更具体地，涉及发射白光的碳点的一步法制备及其应用。

背景技术

碳元素作为自然界中存在最为广泛的元素，以各种各样的形式构成了人类赖以生存的地球。随着纳米技术的不断发展，碳纳米材料因为其具备诸多光、磁、电、热、声等性质备受关注，发展迅速。尤其是碳纳米家族中冉冉升起的新星荧光碳点，其荧光稳定、耐光漂白(Small 2012,8:281-290.)；激发光谱宽而连续(J.Am.Chem.Soc.2006,128:7756-7757.)；发射波长可调(Adv.Mater.2017,29:1604436.)等更成为其独特的优势。2004年，科研人员在纯化单壁碳纳米管时首次发现了发射荧光的碳纳米粒子(J.Am.Chem.Soc.2004,126:12736-12737.)；2006年，被正式命名为碳点(J.Am.Chem.Soc.2006,128:7756-7757.)；在荧光碳点飞速发展的14年时间里，有超过25000篇关于碳点的工作被全世界的科研工作者广泛报道(Web of Science)，但是对于长波长发射的高效荧光碳点的研究仍然存在着很多挑战。如何使用成本低廉且绿色环保的原料，通过简单的工艺、安全且高效的制备发射白光的碳点，并且拓宽碳点的应用范围等等，这些都是目前研究者们研究的重点。目前在发射白光的碳点的制备方面，多数都是通过首先制备出纯度极高的三原色红、绿和蓝光碳点，然后将三者按照一定比例混合从而获得发射白光的碳点。比如，苗湘等首次通过调控反应温度和反应物柠檬酸和尿素的比例，使用有机溶剂N,N-二甲基甲酰胺作为溶剂，高温溶剂热法，经过反复的纯化过程后，获得了纯度较高的蓝、绿和红光碳点，并且按照1:3:2的比例混合获得了CIE色品坐标为(0.33,0.34)的发射白光的碳点(Adv.Mater.,2018,30:1704740.)。但是，发射白光的碳点的报道还是比较少见，因为三原色中的红光碳点属于长波长发射，高纯度且长波长发射的高效荧光碳点至今还是需要被攻克的科学难点，而且碳点的纯化过程非常的复杂，工艺成本非常的高，不利于工业生产。

目前生活中大量使用的发光转换材料是以稀土掺杂的无机荧光粉为主。但无机荧光粉存在很多缺点，如消耗稀土资源、反应温度高、粒度大且难以控制、不易均匀分散等，因此荧光碳点作为替代材料具有很重要的意义。

在有机溶剂中合成碳点，较水相中合成的碳点更易在有机溶剂中分散。使用醇类溶剂来一步法获得发射白光的碳点，不仅能够均匀分散于有机溶剂中，避免了碳点聚集导致的荧光淬灭，而且可以简化纯化过程，降低工艺成本，通过调控产物浓度即可实现LED发光和封装的一体化，为其实际应用提供了基础。

发明内容

本发明的目的在于提供发射白光的碳点的一步制备方法，该碳点制备方法成本低廉，纯化过程简单，荧光发射范围在400-700nm，而且所获得的碳点可以分散在有机溶剂中，并且可以应用于制备白光LED器件。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

发射白光的碳点由以下方法制备得到：将邻苯二胺、邻苯二酚和醇类溶剂混合，在140-240℃下进行溶剂热反应，得到发射白色荧光的碳点；

优选地，邻苯二胺和邻苯二酚的摩尔比优选为0.5-1:1，反应温度优选为200℃；进行溶剂热反应的时间为4-48h；

醇类溶剂优选为甲、乙、丙、丁、戊等醇类溶剂中的一种或几种。