[发明专利]一种基于石墨烯量子点的磷光材料及其制备方法

说明书

本发明实施方式公开了一种基于石墨烯量子点的磷光材料及其制备方法。所述P元素和Se元素掺入石墨烯量子点的晶格中，并与所述石墨烯量子点中的C元素以共价键的形式结合。本发明实施方式利用含磷前驱体和含硒前驱体通过一步水热合成法制得基于石墨烯量子点的磷光材料。所述石墨烯量子点的磷光材料中的P元素和Se元素分别与C元素通过共价键结合，从而可以抑制三重态电子的非辐射跃迁，进而使得石墨烯量子点具有磷光发光性质，并延长了其磷光寿命。本发明实施方式制备的基于石墨烯量子点的磷光材料的磷光寿命最高可达892μs。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，尤其涉及一种基于石墨烯量子点的磷光材料及其制备方法。

背景技术

目前，石墨烯量子点由于其自身优异的性质得到了越来越多的关注和研究，到目前为止，对于石墨烯量子点的研究绝大部分集中在荧光的开发上，而对于其磷光性质和相关应用的研究甚少。

磷光材料具有三重态激发和较长的衰变时间等特性，使得磷光材料在许多领域都有着很大的应用背景，比如长寿命成像，电致发光器等。常用的室温磷光材料通常是纯有机材料或无机材料；它们虽然可以实现磷光发光，但是具有高毒性、制备复杂等缺点。

现有技术采用有机溶剂辅助液相剥离方法，可以合成磷光发光的石墨烯量子点，虽然制备方法简单，但是制备得到的石墨烯量子点的磷光寿命只有10±2μs，且磷光量子产率非常低。

发明内容

鉴于此，为了解决现有技术中具有磷光发光性质的石墨烯量子点寿命短和磷光量子产率低的问题。本发明实施方式提供一种基于石墨烯量子点的磷光材料。

一种基于石墨烯量子点的磷光材料，所述P元素和Se元素掺入石墨烯量子点的晶格中，并与所述石墨烯量子点中的C元素以共价键的形式结合。

进一步，所述石墨烯量子点的磷光材料的粒径为2-6nm。

为了解决现有技术中制备磷光材料工艺复杂，制备过程毒性大，污染严重的问题，本发明实施方式还提供了基于石墨烯量子点的磷光材料的制备方法。

一种基于石墨烯量子点的磷光材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将含磷前驱体和含硒前驱体分别加入溶剂中并搅拌，使其完全溶解，得第一混合液；

2)将所述第一混合液进行水热反应，水热反应结束后得第二混合液；

3)将所述第二混合液纯化后并进行干燥，得基于石墨烯量子点的磷光材料。

进一步，所述水热反应的温度为50-500℃，所述水热反应的时间为0.5-72h；更进一步，所述水热反应的温度为100-200℃，水热反应的时间为2-24h。

进一步，在所述第一混合液中，所述含磷前驱体的浓度为0.1mmol/L-1mol/L，所述含硒前驱体的浓度为0.1mmol/L-1mol/L；更进一步，所述含磷前驱体的浓度为0.1mmol/L-5mmol/L，所述含硒前驱体的浓度为0.1mmol/L-5mmol/L。

进一步，所述含磷前驱体为六甲基磷酰三胺、三苯磷、三芳基磷和乙基二苯基膦中的一种或多种，所述含硒前驱体为L-硒代蛋氨酸、苯硒吩、甲硒丁氨酸、二苯基二硒和苯亚硒酸中的一种或多种；更进一步，所述含磷前驱体为六甲基磷酰三胺和/或三苯基膦，所述含硒前驱体为L-硒代蛋氨酸、苯硒吩和甲硒丁氨酸中的一种或多种。

进一步，所述溶剂为水、乙醇、甲醇、乙酸、丙酮、氯仿、DMF、四氯甲烷或二氯甲烷；更进一步，所述溶剂为水、乙醇、乙酸或DMF。

进一步，步骤3)具体按如下步骤操作：

将所述第二混合液依次进行过滤和渗析，然后再进行冻干处理，得基于石墨烯量子点的磷光材料。