一种碳点固态荧光粉的制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种荧光粉的制备方法，特别是涉及一种碳点固态荧光粉的制备方法。
【背景技术】
[0002]2004年发现了尺寸小于1nm的细小碳纳米颗粒，并首次被命名为碳点。作为一种新型的小尺寸碳纳米材料。由于其优异的荧光性质，如荧光强而稳定、激发波长和发射波长可调控、具有优良的可见光区荧光发射等，碳点又被称之为荧光碳点。从荧光碳点的发现到应用的短短几年里，荧光碳点成为了碳纳米家族的一颗新星，应用越来越广泛。但是，目前制备的出的荧光碳点主要表现为溶液介质的发光，固态碳点的发光鲜见报道。
[0003]固态荧光粉广泛应用于各行各业，如电子、成像、刑侦、检测、涂料、娱乐等诸多行业。目前的固态荧光粉以稀土材料、有机荧光染料型为主。稀土材料荧光粉大多是稀土离子掺杂的金属纳米粒子，其价格昂贵，使用后有重金属污染，带来无法回避环境问题。有机荧光染料型荧光粉以有机染料为发光物质，光化学稳定性差，且有机荧光染料具有很强的致癌作用。实现荧光碳点的固态发光，既可以解决稀土材料荧光粉的价格昂贵问题，也可以克服有机荧光染料光化学稳定性差的难题。但目前为止，无论是什么方法，什么原料合成的荧光碳点，荧光特性只存在于溶液介质中，如果将荧光碳点干燥制成固体粉末，荧光特性立即消失。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种碳点固态荧光粉的制备方法，该方法通过荧光碳点与淀粉的复合，实现荧光碳点的固态发光，解决荧光碳点难以实现固态发光的问题。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种碳点固态荧光粉的制备方法，所述方法以氨基化合物和有机酸为反应物，直接热分解法合成荧光碳点，然后，将合成的荧光碳点与淀粉复合制备碳点固态荧光粉，包括以下过程:氨基化合物和有机酸研磨混合均匀，然后转移到恒温箱中，在120-210 °C反应1-5小时，冷却后得棕色泡沫状固体;该固体粉末超声分散于水中，得到荧光碳点溶液;将该碳点溶液中加入适量淀粉，超声分散后，真空干燥，得到碳点固态荧光粉;制备的碳点固态荧光粉呈现出明亮的固态荧光。
[0006]所述的一种碳点固态荧光粉的制备方法，所述氨基化合物是草酸铵、尿素、酪氨酸、甘氨酸、乙二胺四乙酸中的任意一种。
[0007]所述的一种碳点固态荧光粉的制备方法，所述有机酸为抗坏血酸、酒石酸、苹果酸、朽1檬酸中的任意一种。
[0008]所述的一种碳点固态荧光粉的制备方法，所述热分解合成碳点的反应温度在120-210°C之间。
[0009]所述的一种碳点固态荧光粉的制备方法，所述荧光碳点与淀粉复合，碳点与淀粉的质量比在0.00010%-0.1%之间。
[0010]本发明的优点与效果是:
本发明以氨基化合物和有机酸为前驱体，直接热分解法合成荧光碳点，通过碳点与淀粉的复合，制备出了强荧光的淀粉，实现了荧光碳点的固态发光。该碳点固态荧光粉制备方法简单，不需要昂贵的设备即可宏观量产，适合产业化要求。本方法所合成的碳点固态荧光粉荧光亮度高，易于保存，稳定性好。本方法所得的碳点固态荧光粉以碳点发光为基础，具有无毒、绿色、环保的优势，在生物医学成像、标记等领域具有潜在应用前景。本发明首次将热分解法制备的荧光碳点与固态淀粉复合，制备出了强荧光的碳点固态荧光粉，实现了碳点的固态发光。在365nm紫外光激发下，制备出的碳点固态荧光粉呈现明亮的发光，光化学性能稳定，在检测、成像、及防伪等领域具有潜在的应用前景。
【附图说明】
[0011]图1:荧光粉的下转换图谱(对应实施例3产物)；
图2:荧光粉的上转换图谱(对应实施例3产物)。
【具体实施方式】
[0012]下面结合实施例对本发明进行详细说明。
[0013]本发明是以氨基化合物和有机酸研磨混合均匀，然后转移到恒温箱中，在120-210°C反应1-5小时，冷却后得棕色泡沫状固体。该固体粉末超声分散于水中，得到荧光碳点溶液。将该碳点溶液中加入适量淀粉，超声分散后，自然干燥，得到碳点固态荧光粉。
[0014]为更好地说明本发明的技术方案，特给出以下实施例，但本发明的实施并不仅限于此。
[0015]实施例1
称取1.0克柠檬酸和0.10克草酸铵混合研磨均匀，置于恒温干燥箱中于190°c加热反应I小时。取出自然冷却后得棕色泡沫状固体。称取0.0001克的该固体粉末超声分散于水中，得到荧光碳点溶液。然后，将100克淀粉加入到荧光碳点溶液中，继续超声分散30分钟。将上述荧光碳点与淀粉的混合溶液真空干燥，得到碳点固态荧光粉。
[0016]图1为实施例1对应碳点固态荧光粉的下转换荧光光谱图。荧光结果表明:在激发波长350-600纳米范围内，该样品具有较好的荧光性能，随着激发光波长增加，在300-400纳米激发光范围内，发射光最大峰波长随激发波长变化，随波长增加，发射光强度增强，在360纳米激发波长下，发射光最强。在激发光370-400纳米范围内，发射光强度随波长增加逐步下降，有多色特性，荧光光谱表明:该样品荧光性能优良。
[0017]图2是碳点固态荧光粉的上转换图谱，由图可见随激发波长增加，在700纳米至900纳米的激发波长范围，碳点固态荧光粉有上转换发光性能，峰形尖锐，说明上转换发射光色调较纯，低强度有大范围发射。激发波长在850纳米有最强发射峰，发射峰位于567纳米。上转换图谱表明，该碳点固态荧光粉有红外光激发可见光发射的特性。
[0018]实施例2
称取1.0克抗坏血酸和0.10克尿素混合研磨均匀，置于恒温干燥箱中于120°C加热反应5小时。取出自然冷却后得棕色泡沫状固体。称取0.0I克的该固体粉末超声分散于水中，得到荧光碳点溶液。然后，将100克淀粉加入到荧光碳点溶液中，继续超声分散30分钟。将上述荧光碳点与淀粉的混合溶液真空干燥，得到碳点固态荧光粉。
[0019]实施例3
称取1.0克苹果酸和0.10克甘氨酸混合研磨均匀，置于恒温干燥箱中于210°c加热反应I小时。取出自然冷却后得棕色泡沫状固体。称取0.1克的该固体粉末超声分散于水中，得到荧光碳点溶液。然后，将100克淀粉加入到荧光碳点溶液中，继续超声分散30分钟。将上述荧光碳点与淀粉的混合溶液真空干燥，得到碳点固态荧光粉。
【主权项】
1.一种碳点固态荧光粉的制备方法，其特征在于，所述方法以氨基化合物和有机酸为反应物，直接热分解法合成荧光碳点，然后，将合成的荧光碳点与淀粉复合制备碳点固态荧光粉，包括以下过程:氨基化合物和有机酸研磨混合均匀，然后转移到恒温箱中，在120-210°C反应1-5小时，冷却后得棕色泡沫状固体;该固体粉末超声分散于水中，得到荧光碳点溶液;将该碳点溶液中加入适量淀粉，超声分散后，真空干燥，得到碳点固态荧光粉;制备的碳点固态荧光粉呈现出明亮的固态荧光。2.根据权利要求1所述的一种碳点固态荧光粉的制备方法，其特征在于，所述氨基化合物是草酸铵、尿素、酪氨酸、甘氨酸、乙二胺四乙酸中的任意一种。3.根据权利要求1所述的一种碳点固态荧光粉的制备方法，其特征在于，所述有机酸为抗坏血酸、酒石酸、苹果酸、柠檬酸中的任意一种。4.根据权利要求1所述的一种碳点固态荧光粉的制备方法，其特征在于，所述热分解合成碳点的反应温度在120-210 °C之间。5.根据权利要求1所述的一种碳点固态荧光粉的制备方法，其特征在于，所述荧光碳点与淀粉复合，碳点与淀粉的质量比在0.00010%-0.1%之间。
【专利摘要】一种碳点固态荧光粉的制备方法，涉及一种荧光粉的制备方法，其具体步骤为？：氨基化合物和有机酸研磨混合均匀，然后转移到恒温箱中，在120-210℃反应1-5小时，冷却后得棕色泡沫状固体。该固体粉末超声分散于水中，得到荧光碳点溶液。将该碳点溶液中加入适量淀粉，超声分散后，自然干燥，得到碳点固态荧光粉。本发明采用的原料来源广泛，合成方法及所需设备简单，合成速度快，所得碳点固态荧光粉绿色环保，实现了荧光碳点的固态发光，便于应用于光电元器件、生物学测定、娱乐等领域。
【IPC分类】C09K11/65
【公开号】CN105647529
【申请号】
【发明人】李洪仁, 李锋, 刘军, 张岩, 孙弘
【申请人】沈阳大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年3月9日