[发明专利]一种日光可激发的室温磷光碳量子点及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种日光可激发的磷光碳量子点及其制备方法和应用。所述碳量子点的制备：1)将二乙烯三胺五乙酸放置于反应釜中，加入二次水，充分搅拌，超声得到澄清溶液；2)将装有澄清溶液的反应釜放置于烘箱，加热150℃‑200℃反应3‑8h，得到淡黄色液体；3)取出反应釜，自然冷却，过滤去除不溶物得到澄清的溶液，通过透析处理，得到磷光碳量子点水溶液；4)将磷光碳量子点水溶液冷冻干燥后得到目标产物。本发明磷光碳量子点量子产率高，寿命长，且合成只需一步，不需要加入额外的基质。所制备的碳量子点不仅可以被365nm紫外灯激发产生磷光，也可以被日光激发产生磷光，其可应用于防伪，信息加密等领域。

技术领域

本发明涉及磷光碳量子点，特别涉及日光可激发的磷光碳量子点，具体是一种以二乙烯三胺五乙酸为原料制备碳量子点的方法，以及所制备的碳量子点在防伪，信息加密等领域的应用。

背景技术

室温磷光(RTP)由于有较高的电致发光效率、较长的时间寿命等特性，越来越收到人们的关注。因为其优良的特性，可以广泛应用于防伪，化学传感器，光伏电子器件等方面。到目前为止，RTP材料主要是含有贵金属的配位络合物，不仅材料昂贵，而且对环境和生物体都会造成污染，因此开发纯有机磷光材料是必需的。然而，纯有机RTP材料的制备依然存在制备过程复杂，很难大规模合成的问题。

作为新型纳米材料的碳量子点以其优越的荧光性能、抗光漂白性、水溶性、无毒性、生物相容性，在生物医学、电化学、传感、储能、LED、光催化和光伏等方面具有广阔的应用前景。一般而言，碳量子点具有良好的荧光发光性能，但碳量子点室温磷光鲜有报道。最近，有人实现了碳量点的室温磷光合成。然而，所合成的磷光只有在紫外光源下才可以被激发。与紫外光相比，可见光显示出优越的优势，因为对健康的光毒性较小，生物分析和生物成像的渗透性更深，实际应用更容易实现。因此发展可见光激发的室温磷光碳量点成为了该领域急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可见光激发的室温磷光碳量子点及其制备方法和应用。

本发明提供的一种可见光激发的室温磷光碳量子点的制备方法，包括以下步骤：

1)将二乙烯三胺五乙酸放置于反应釜中，加入二次水，充分搅拌，超声得到澄清溶液，所述二乙烯三胺五乙酸和二次水的质量比为1-3∶50-100；

2)将装有澄清溶液的反应釜放置于烘箱，加热150℃-200℃反应3-8h，得到淡黄色液体；

3)取出反应釜，自然冷却，过滤去除不溶物得到澄清的溶液，通过500-1000Da的透析袋，在玻璃容器中透析处理2天，每隔4小时换一次水，透析后得到磷光碳量子点水溶液；

4)将上述磷光碳量子点水溶液冷冻干燥后得到目标产物。

所述步骤1)中二乙烯三胺五乙酸和水的质量比为2∶75。

所述步骤2)中加热温度优选为180℃，反应时间优选为5h。

上述方法制备的磷光碳量子点光学性质稳定，荧光量子产率较高，磷光寿命长，可用于防伪、信息加密等领域。

本发明具有以下有益技术效果：

(1)本发明操做步骤简单，不需要后续添加任何基质，能在短时间内快速完成反应，节能省时即可得到目标碳量子点。

(2)原材料二乙烯三胺五乙酸为普通试剂，与传统量子点制备所需的昂贵反应底物相比来源广泛，价格低廉。

(3)本发明制得的碳量子点在水溶液中都具有良好的溶解度和分散性，并且是粒径小于10nm的纳米颗粒。

(5)本发明制得的碳量子点的光学性质稳定，量子产率较高，所得碳量子点的绝对量子产率在40％～60％之间。