[发明专利]一种高产率和高荧光量子产率绿色荧光碳量子点及其制备方法

说明书

本发明涉及一种绿色荧光碳量子点及其制备方法，是以2,7‑二羟基萘为碳源，双氧水为氧化剂，乙二胺为氮掺杂剂，无水乙醇为溶剂，经溶剂热法制备绿色荧光碳量子点。以本发明方法制备的绿色荧光碳量子点兼具高产率和高荧光量子产率，可以作为荧光粉应用于适于室内照明的暖白光LED的制备。

技术领域

本发明属于荧光发光材料技术领域，涉及碳量子点，特别是涉及一种绿色荧光碳量子点，以及该碳量子点的制备方法。本发明制备的绿色荧光碳量子点具有高的产率和高的荧光量子产率，并且可以作为荧光粉应用于暖白光LED。

背景技术

碳量子点作为一种尺寸10nm以下的荧光碳纳米材料，具有好的水溶性、优异的化学惰性、独特的抗光漂白性能、低的毒性以及良好的生物相容性。在这些优异的性能中，由于碳量子点具有一些独特的光学性质（相对长的荧光寿命、好的荧光稳定性）而被广泛应用于白光LED。大量实验结果表明，碳量子点在用于白光LED的荧光粉方面具有巨大的应用潜力。

相关色温是白光LED的基本性能指标之一。目前，在白光LED的应用中所使用的碳量子点大都在紫外灯下发射蓝色荧光，而以蓝光碳量子点作为荧光粉制备的白光LED的相关色温普遍高于6000K，为冷白光，只适用于户外和办公室照明。

长波长碳量子点，例如绿色荧光碳量子点的加入，则可以明显降低白光LED的相关色温，进而可以满足室内照明的需求（相关色温＜5000K，属于暖白光），从而拓宽碳量子点在白光LED的应用。

随着白光LED的迅速发展，白光LED对绿色荧光碳量子点的需求量不断增加，要求碳量子点具有高的产率，以适应商业化应用的大规模生产。与此同时，亮度和效率作为白光LED的基本光学性能指标，也要求碳量子点具有高的荧光量子产率。综上所述，探索一种能够合成具有高产率和高荧光量子产率的绿色荧光碳量子点的方法，具有重大的研究意义。

近年来，也有许多工作者在研究绿色荧光碳量子点的合成方法，但是目前绿色荧光碳量子点的荧光量子产率普遍偏低，大都低于50%。例如：Du等（Qin Du, Jingxia Zheng,Junli Wang, Yongzhen Yang, Xuguang Liu. The synthesis of green fluorescentcarbon dots for warm white LEDs [J]. RSC Adv., 2018, 8(35): 19585–19595.）采用焦性没食子酸为碳源，一步溶剂热法获得的绿色荧光碳量子点的荧光量子产率为16.8%。Qu等（Songnan Qu, Xingyuan Liu, Xiaoyang Guo, Minghui Chu, Ligong Zhang, DezhenShen. Amplified spontaneous green emission and lasing emission from carbonnanoparticles [J]. Adv. Funct. Mater., 2014, 24(18): 2689–2695.）采用质量比1∶2的柠檬酸和尿素为原料，乙醇为溶剂，微波法制备的绿色荧光碳量子点的荧光量子产率为36%。Zhang等（Chunfang Zhang, Zhongbo Hu, Li Song, Yanyan Cui, Xiangfeng Liu.Valine-derived carbon dots with colour-tunable fluorescence for the detectionof Hg²⁺ with high sensitivity and selectivity [J]. New J. Chem., 2015, 39(8):6201–6206.）采用浓磷酸处理L-缬氨酸水溶液在90℃下制备得到绿色荧光碳量子点，荧光量子产率为44.8%。