本發(fā)明涉及發(fā)光碳納米材料領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種新型長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、碳點(diǎn)(cds)是一種新型納米材料，其平均粒徑小于10nm，具有優(yōu)異的光學(xué)性能、低毒性和生物相容性。長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)是指具有長(zhǎng)余輝特性的碳點(diǎn)。長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)結(jié)合了碳點(diǎn)的優(yōu)良光學(xué)特性和長(zhǎng)余輝效應(yīng)，使其在熒光成像、生物標(biāo)記、傳感器、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

2、近年來(lái)在開(kāi)發(fā)基于cds的磷光材料方面引起了人們的極大興趣。cds的磷光發(fā)射受基質(zhì)和合成方法的選擇影響較大。各種研究表明，包括聚乙烯醇、硅酮、氫氧化鋁、尿素、硼酸、氮化硼、氰尿酸和某些聚合物在內(nèi)的多種基質(zhì)會(huì)導(dǎo)致cds的不同磷光現(xiàn)象。這種主客體策略有效減少了能隙的系統(tǒng)間交叉(isc)，抑制了三重態(tài)激子的非輻射衰變，并誘導(dǎo)了室溫磷光(rtp)。所以基質(zhì)對(duì)于長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)具有非常重大的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種新型長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)及其制備方法，通過(guò)本發(fā)明合成了新的長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)，并且該碳點(diǎn)的基質(zhì)是新基質(zhì)，該長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)的合成過(guò)程簡(jiǎn)單，無(wú)需進(jìn)一步修飾處理即可獲得具有穩(wěn)定長(zhǎng)余輝的cds。

2、本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明所提供的新型長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)是由縮二脲和2，4，6三苯環(huán)硼氧烷通過(guò)水熱反應(yīng)得到的以五硼酸銨四水合物為基質(zhì)的固態(tài)長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)。

4、該新型長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)的制備方法如下：

5、a、稱(chēng)取質(zhì)量比為0.3：(0.06～3)的2，4，6三苯環(huán)硼氧烷和縮二脲，將所稱(chēng)取的原料加入到去離子水中溶解，置于攪拌器中攪拌均勻；其中，2，4，6三苯環(huán)硼氧烷為碳源，縮二脲為添加劑，水為溶劑；

6、b、將混合溶液置于反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng)，之后冷卻至室溫后取出；

7、c、將步驟b所得溶液冷凍，干燥，研磨，得到以五硼酸銨四水合物為基質(zhì)的固態(tài)長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)。

8、優(yōu)選的，步驟a中所述縮二脲的質(zhì)量為0.06g，2，4，6三苯環(huán)硼氧烷的質(zhì)量為0.3g，攪拌時(shí)長(zhǎng)為60min。

9、優(yōu)選的，步驟b中水熱反應(yīng)溫度為220℃，反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)為5h。

10、對(duì)所得產(chǎn)物采用x射線(xiàn)衍射儀檢測(cè)得到xrd譜(見(jiàn)圖3)，可以明顯看到峰位與五硼酸銨四水合物的標(biāo)準(zhǔn)卡片對(duì)應(yīng)，證明生成了以五硼酸銨四水合物為基質(zhì)的長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)。

11、所形成的長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)富含豐富的c、n、b、o官能團(tuán)，存在n-h鍵和b-o鍵，如圖4-圖6所示。

12、僅以縮二脲生成的碳點(diǎn)不存在余輝，僅以2，4，6三苯環(huán)硼氧烷生成的碳點(diǎn)也不存在余輝，只有以縮二脲和2，4，6三苯環(huán)硼氧烷生成的碳點(diǎn)才存在余輝，如圖1所示。

13、本發(fā)明所得以五硼酸銨四水合物為基質(zhì)的長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)，利用酸堿改變ph值，余輝時(shí)間會(huì)隨之改變，如圖8所示。

14、本發(fā)明提供了一種新型的長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)，該長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)的余輝來(lái)源于基質(zhì)五硼酸銨四水合物。本發(fā)明所制備的長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)在紫外波長(zhǎng)激發(fā)下即可獲得藍(lán)色余輝。且所得碳點(diǎn)具有磷光激發(fā)依賴(lài)特性，在250-370nm激發(fā)波長(zhǎng)激發(fā)下，發(fā)射峰隨激發(fā)波長(zhǎng)增大發(fā)生紅移。

15、本發(fā)明中的長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)相對(duì)于其他碳點(diǎn)來(lái)說(shuō)，一方面該碳點(diǎn)為新型的碳點(diǎn)，且為固態(tài)碳點(diǎn)；另一方面，該碳點(diǎn)的制備過(guò)程簡(jiǎn)單，不需任何提純即可獲得具有穩(wěn)定發(fā)光的固態(tài)長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)；第三方面，該碳點(diǎn)具有耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿特性，在不同的ph值條件下，長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)的發(fā)光強(qiáng)度不同；第四方面，碳點(diǎn)具有可調(diào)余輝時(shí)間特性，通過(guò)使用酸堿調(diào)控其ph值可以改變余輝時(shí)間。

技術(shù)特征：

1.一種新型長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)的制備方法，其特征是，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)的制備方法，其特征是，步驟b中，水熱反應(yīng)的溫度為220℃，反應(yīng)時(shí)間為5h。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)的制備方法，其特征是，步驟a中，2，4，6三苯環(huán)硼氧烷和縮二脲的質(zhì)量比為0.3:0.06。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)的制備方法，其特征是，在步驟b之后，步驟c之前，還包括采用鹽酸和氫氧化鈉溶液對(duì)步驟b中所得溶液ph值進(jìn)行調(diào)整。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)的制備方法，其特征是，采用鹽酸和氫氧化鈉溶液將步驟b中所得溶液ph值調(diào)整為1～13。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)的制備方法，其特征是，步驟a中攪拌時(shí)間為1h。

7.一種依據(jù)權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述方法所制備的新型長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種新型長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)及其制備方法。本發(fā)明屬于發(fā)光碳納米材料領(lǐng)域，提出了一種新的使碳點(diǎn)(CDs)具有長(zhǎng)余輝的基質(zhì)。本發(fā)明直接采用2，4，6三苯環(huán)硼氧烷為碳源，縮二脲為添加劑，水為溶劑進(jìn)行合成反應(yīng)，操作方便，無(wú)需任何提純步驟，即可獲得具有穩(wěn)定發(fā)光的固態(tài)長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)，該長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)的基質(zhì)為五硼酸銨四水合物。本發(fā)明所制備的具有該基質(zhì)的長(zhǎng)余輝碳點(diǎn)在紫外波長(zhǎng)激發(fā)下即可獲得藍(lán)色余輝。本發(fā)明制備的CDs屬于固態(tài)CDs，磷光發(fā)光穩(wěn)定，并且具有耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿特性，還可以通過(guò)調(diào)控pH值調(diào)節(jié)余輝時(shí)間。

技術(shù)研發(fā)人員：李旭,王福盈,常宇峰,陳銘鋆,付念,關(guān)麗,王鳳和,趙金星
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河北大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10