[发明专利]一种波长可调固态碳点及其制备方法

说明书

本发明公开了一种波长可调固态碳点的制备方法，包括以下步骤：将碳点粉末溶于钝化剂中，配置成碳点溶液，将纳米多孔玻璃片浸泡在碳点溶液中，在140～200℃的条件下反应4～8h，取出纳米多孔玻璃片，干燥，获得波长可调控的基于纳米多孔玻璃的固态碳点。本发明制备的荧光碳点发光稳定、荧光强度高，波长可调范围宽且操作简单、绿色环保、可批量制备，实现了固态碳点的多色发光。

技术领域

本发明涉及荧光碳纳米材料技术领域。更具体地说，本发明涉及一种波长可调固态碳点及其制备方法。

背景技术

碳点是一种具有荧光特性的一维纳米材料，其光谱范围宽、发光稳定性好、易于修饰和合成，并且相比于传统的半导体发光材料，其具有良好的生物兼容性、合成方法的多样性以及环保安全性等优点，使得其在光电器件、离子检测、传感、生物医疗等领域受到极大的关注。

然而，目前文献中报道的碳点大多是单一波长发光的碳点，这大大限制了碳点在光电器件、多色光源以及生物成像等方面的应用。此外，碳点在溶液中具有良好的发光特性，而固体状态下由于核间的π电子堆积或者能量传递而导致聚集诱导荧光猝灭。因此，有必要开发固态下波长可调的发光碳点。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种波长可调固态碳点的制备方法，其目的在于，利用纳米多孔玻璃作为基质，将荧光碳点溶于钝化剂并掺入到纳米多孔玻璃中，采用高温掺杂法，制备得到波长可调的固体荧光碳点，该荧光碳点发光稳定、荧光强度高，波长可调范围宽且操作简单、绿色环保、可批量制备，实现了固态碳点的多色发光。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种波长可调固态碳点的制备方法，包括以下步骤：将碳点粉末溶于钝化剂中，配置成碳点溶液，将纳米多孔玻璃片浸泡在碳点溶液中，在140～200℃的条件下反应4～8h，取出纳米多孔玻璃片，干燥，得波长可调控的基于纳米多孔玻璃的固态碳点。

优选的是，所述钝化剂为硫酸、磷酸、硼酸、硝酸中的一种或多种溶剂的复合溶剂。

优选的是，所述碳点粉末与所述钝化剂的质量体积比为1～2mg：50～200mL。

优选的是，所述干燥在40～80℃条件下进行60～120min。

优选的是，所述碳点粉末的具体制备方法为：将柠檬酸与尿素按质量比例1：0.6～4混合，在160～200℃的高压下加热6～12h，冷却，透析提纯，冷冻，真空干燥，得到碳点粉末。

优选的是，所述透析提纯时间为24～72h，透析袋尺寸为3500D～500D。

优选的是，所述纳米多孔玻璃片为二氧化硅含量不小于96％，其纳米孔道直径通过Si/B比可调控为5～30nm的透明且富含丰富硅烷官能团的纳米材料。

优选的是，所述纳米多孔玻璃片厚度为1～1.5mm。

本发明提供一种波长可调固态碳点，由波长可调固态碳点的制备方法得到。

本发明至少包括以下有益效果：

将碳点溶于不同的钝化剂，通过改变钝化剂便可引入不同的掺杂元素，且可以将碳点溶于几种不同的钝化剂，实现对碳点多种掺杂元素的修饰，方法简单、重复性高、可批量制备；

采用的高温掺杂法，可将碳点与掺杂元素共掺于纳米多孔玻璃中，既可实现碳点的表面修饰，同时又可获得固态碳点，此外，在纳米多孔玻璃的纳米孔道作用下，还可实现多种掺杂元素与碳点均匀、稳定的结合，获得不同波长的固态碳点；

采用的高二氧化硅含量的纳米多孔玻璃具有高透光性、耐高温等特性，其在高温下保持其内部结构不变，保护了碳点的热稳定性；