[发明专利]一种基于酰胺类溶剂的固态红光碳点及其制备方法

说明书

本发明公开了一种固态红光碳点，是以间苯三酚和尿素以及氟化铵为原料，在酰胺类溶剂与水的混合溶液中，800W微波功率下加热反应制备得到的具有固态红色荧光特性的碳点。本发明固态红光碳点制备方法简单、产率高、无需后续处理即可发出红色荧光，可以作为荧光转换层材料，应用于制备LED器件。

技术领域

本发明属于纳米碳发光材料技术领域，涉及一种碳点，特别是涉及一种能够在固态下发射红光的碳点，以及该碳点的制备方法。

背景技术

发光二极管（LED）因具有使用寿命长、节能、环保等优点，已经成为当前应用最为广泛的照明光源。目前可以用作LED照明器件的荧光材料主要包括稀土、半导体以及碳纳米材料(Luminescence, 2015, 30(4): 411-415.)。

其中，稀土和半导体荧光材料的使用范围很广，在固态照明器件中展现出了优异的荧光性能。然而，由于稀土资源不可再生，而半导体荧光材料往往含有重金属元素，导致其具有毒性，限制了它们在照明器件中的应用(Spectroscopy and Spectral Analysis,2017, 37(11): 3354-3359.)。

碳纳米材料具有原料来源广、成本低且几乎不具有毒性等优势，其中具有优异荧光特性的碳点近年来更是受到了广泛关注。以其作为荧光转换材料，在照明领域具有很大的应用前景。

但是目前应用于LED器件中的碳点通常多为液态发光，需要与各类成膜剂混合后使用，当碳点浓度过大时，容易出现荧光猝灭现象(RSC Advances, 2017, 7(84): 53057-53063.)，严重限制了LED器件的性能。因此，需要开发荧光性能优良的固态荧光碳点用于LED器件。

在将碳点应用于LED等照明器件时，目前主要有两种激发方式。其中，利用蓝光芯片直接激发黄光荧光材料能够实现白光发射。但这种激发方式由于缺乏红光成分，往往造成LED器件的显色指数（Color render index，CRI）不高，一般小于90。

利用紫外芯片激发蓝绿红三基色荧光材料实现白光发射，不仅CRI更高，还能避免因蓝光芯片带来的蓝光泄露问题，能够更加满足实际照明的需求。但是，目前固态碳点的制备主要还是集中于短波长的蓝绿等波段(International Journal of Nanomedicine,2021, 16(1): 2203-2217.)，高性能固态红光碳点的制备迫在眉睫。

然而，目前关于长波长波段例如固态红光碳点的研究还是存在一些问题。Wei等(Wei H, et al. ACS Applied Nano Materials, 2020, 3(8): 7420-7427.)以藏红花和柠檬酸为前驱体，利用一步水热法制备出最佳发射波长595nm的固态红光碳点，该碳点荧光性能优良，但制备时间长，后续处理过程复杂。

本课题组的Wang等(Wang J L, et al. ACS Sustainable Chemistry Engineering, 2021, 9(5): 2224-2236.)以间苯三酚为碳源，乙二胺和硼酸为掺杂剂，通过一步微波法快速制备出了最佳发射波长623nm的固态红光碳点，该碳点不仅制备简便，而且无需后续的分离提纯步骤，但其荧光性能差，如发光波长还有待进一步提高。

因此，需要寻找合适的原料和方法，以提高固态红光碳点的发射波长，从而提高相应LED器件的CRI，是迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种固态红光碳点，以及该固态红光碳点的制备方法，以获得一种具有较长发射波长的固态红光碳点。

本发明所述的固态红光碳点是以间苯三酚和尿素以及氟化铵为原料，在酰胺类溶剂与水的混合溶液中，800W微波功率下加热反应制备得到的具有固态红色荧光特性的碳点。

其中，所述的酰胺类溶剂是DMF(N,N-二甲基甲酰胺)或甲酰胺。