[发明专利]具有上下转换功能的红光发射荧光碳点及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光材料及其制备方法，特别涉及一种具有上下转换功能的红光发射荧光碳点及其制备方法，属于化学和材料科学领域。

背景技术

自2004年Scrivens课题组首次发现具有荧光性能的碳纳米颗粒—碳量子点（简称碳点）以来，碳点便引起了人们广泛的研究兴趣。与传统半导体量子点相类似，碳点具有荧光发射可调、光稳定性较高、激发光谱宽以及尺寸小等优势。此外碳点的毒性低、生物相容性好、原料来源广泛并且易于功能化，这些优点更是弥补了半导体量子点和传统有机染料的不足，使其在分析检测、催化、光电器件和生物医学等领域具有广泛的应用前景。

由于优异的性能，碳点的合成研究取得了一定的进展，研究人员发展了多种碳点的合成方法：例如，从大块的含碳物质上剥离出小尺寸的碳纳米颗粒的“自上而下”的合成方法，以及通过热解或碳化含碳前驱物直接合成荧光碳点的“自下而上”的方法。例如，公告号为CN201410125364的中国专利申请公开了一种快速制备碳点的方法，利用有机糖作为碳前躯体，制备了具有蓝光发射的碳点。虽然目前已知的碳点的合成方法众多，但得到的碳点最佳荧光发射大部分集中在蓝光区，同时制备的碳点的荧光发射量子产率也较低。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种具有上下转换功能的红光发射荧光碳点，该碳点具有强红光发射能力，量子产率高，且具有上下转换荧光。

本发明的另一目的在于提供一种制备所述具有上下转换功能的红光发射荧光碳点的方法，该方法简单快速，成本低廉。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

一种具有上下转换功能的红光发射荧光碳点，该碳点在波长为360nm-600nm或750nm-1100nm的激发光照射下，产生的荧光发射峰位置在600-670nm之间，并且荧光量子产率大于40%。

进一步的，所述碳点的粒径在10-50nm之间。

所述具有上下转换功能的红光发射荧光碳点的制备方法，包括：

将碳前驱体溶解于液态有机化合物中形成混合反应液；

将所述混合反应液在温度为100-240℃的条件下充分反应至形成棕红色溶液；

以及，分离出所述棕红色溶液中的固形物，经洗涤后，获得所述红光发射荧光碳点。

优选的，所述混合反应液中包含浓度为0.1-30wt%的碳前驱体。

进一步的，所述碳前驱体可优选自柠檬酸，水合柠檬酸或柠檬酸盐，但不限于此。

进一步的，所述液态有机化合物可优选自甲酰胺，N，N-2甲基甲酰胺，乙酰胺，N，N-2甲基乙酰胺中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

进一步的，所述制备方法还可包括：当反应温度高于所述液态有机化合物的沸点时，将所述混合反应液至于加压反应器中充分反应，直至形成所述棕红色溶液。

较为优选的，所述制备方法还可包括：将所述混合反应液在温度为100-140℃的条件下反应24-72h，从而形成所述棕红色溶液。

较为优选的，所述制备方法还可包括：将所述混合反应液在温度为150-180℃的条件下反应2-36h，从而形成所述棕红色溶液。

较为优选的，所述制备方法还可包括：将所述混合反应液在温度为190-240℃的条件下反应3min-12h，从而形成所述棕红色溶液。

进一步的，所述制备方法还可包括：采用离心法或抽滤法分离出所述棕红色溶液中的固形物，并以有机溶剂洗涤一次以上，从而获得所述红光发射荧光碳点。

进一步的，所述有机溶剂包括C1-C3的醇、丙酮中的任意一种，但不限于此。

例如，在一实施案例中，所述制备方法可以包括如下步骤：

（1）将碳前驱体溶解于液态有机化合物中，配制一定浓度的混合反应溶液；

（2）将步骤（1）得到的混合反应溶液加热到一定温度并保温一段时间，得到棕红色溶液；

（3）将步骤（2）得到的棕红色溶液离心或者抽滤分离，得到的沉淀用有机溶剂洗涤若干次后，得到所述具有上下转换功能的红光发射荧光碳点。

与现有技术相比，本发明的优点包括：