[发明专利]一种基于生物质基蓝色碳量子点的LED制备方法

说明书

本发明属于废弃生物质资源化利用技术领域，公开了一种基于生物质基蓝色碳量子点的LED制备方法，其方法为：将梧桐叶洗净切碎，研磨成粉末，分散于去离子水中进行超声，将溶液转移至聚四氟乙烯为内衬的水热反应釜中进行水热反应；待反应釜冷却至室温后，对反应溶液进行离心、过滤、透析的纯化操作，将溶液冻干后获得生物质基碳量子点粉末。本发明还公开了由上述方法制备得到的碳量子点的应用，将碳量子点粉末与淀粉在去离子水中搅拌聚合，经封装后涂覆在紫外芯片上，在两端施加电压制作蓝光LED。本发明原料来源广泛，环境友好，成本低，蓝色碳量子点具有较高的荧光量子产率，制作LED的方法绿色无污染，具有广泛的应用潜力。

技术领域

本发明涉及一种基于生物质基蓝色碳量子点的LED制备方法，属于废弃生物质资源化利用技术领域。

背景技术

碳量子点(CQDs)是一种近年来备受关注的新材料，由sp²/sp³碳内核和外层含氧/氮官能团组成，尺寸一般少于10nm，是一种零维碳纳米发光材料。CQDs具有毒性低、稳定性好、生物相容性强以及易于功能化等诸多优点，同时，它还拥有高效的荧光性能。CQDs的合成方法主要分为两类：自上而下法和自下而上法，自上而下法一般是将难以处理的碳材料切割成小尺寸CQDs，包括电化学氧化法、电弧放电法、激光烧蚀法、化学氧化和超声波合成法。自下而上法是通过辅助含碳小分子合成CQDs，包括水热法、热分解法、微波合成法、模板和等离子体处理法。水热法一般通过将碳源溶解在水中，在聚四氟乙烯的高压反应釜中水热碳化，最终经过离心、过膜得到CQDs溶液。此法的好处在于可供选择的碳源十分丰富，是一种廉价、对环境友好的合成方法，具有晶粒发育完整，粒度小，且分布均匀，颗粒团聚较轻的优点。目前，高荧光量子产率(QY)的CQDs产物往往使用的是一些有机小分子作为碳源，然而大多数有机分子昂贵且对自然环境和人类健康构成挑战，如多环芳烃就是强致癌物。利用可持续生物质作为碳源，可以将各种农林废弃物、餐厨垃圾的绿色、可再生、低成本的碳源转化为具有最佳光学特性的CQDs。以往研究表明，橙汁、咖啡渣、苹果汁、木瓜、秸秆、蛋壳、稻壳、蜂蜜、银杏叶等生物质可作为绿色碳源制备生物质基CQDs。但这些生物质作为碳源水热制备CQDs的荧光QY普遍较低，限制了CQDs的应用。

发光二极管(LED)相比于传统光源具有较长的使用寿命、高的能量利用率、低耗能等优点，在照明领域引起了人们的广泛关注。利用LED实现发光的方法有多芯片组合型LED、有机LED和光转换型LED。前两种方法都难以保证输出光的稳定性，且封装成本很高。光转换型LED是利用单一芯片例如紫外光或蓝光芯片与其他荧光材料复合来形成。目前商用的LED是采用蓝光芯片和稀土荧光粉组装而成的，但是稀土荧光粉成本高，毒性高。如果以紫外芯片和CQDs荧光粉为材料制作LED，毒性低，环境友好，也可以避免使用蓝光芯片造成的背景光问题。

目前，还未有以梧桐叶为原料合成CQDs的报道。因此，本发明以梧桐叶为原料合成高荧光QY的生物质基蓝色碳量子点，并制备了LED。

发明内容

为解决现有技术中CQDs制备方法复杂，生物质基CQDs荧光QY低的问题，本发明提供一种以梧桐叶为原料合成生物质基蓝色CQDs的绿色合成工艺及其LED应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种基于生物质基蓝色碳量子点的LED制备方法：

(1)将收集的梧桐叶洗净，烘干，切碎，研磨成粉末，分散于去离子水中；

(2)将混合溶液置于超声水槽中进行超声处理；

(3)将混合溶液转移至聚四氟乙烯为内衬的水热反应釜中，进行水热反应；

(4)待反应釜冷却至室温后，对反应溶液进行离心、过滤、透析的纯化操作；

(5)将溶液冻干后获得产物CQDs粉末；