一种红光余辉碳点材料及其制备方法和应用

allin2025-06-05  89


本发明涉及室温磷光材料,特别是指一种红光余辉碳点材料及其制备方法和应用。


背景技术:

1、现有的室温磷光材料得益于其特有的余辉发光性质,其在防伪、信息加密等方面具有广阔的应用前景。现有的室温磷光材料主要分为含金属室温磷光材料和无金属室温磷光材料两类,因为含金属室温磷光材料具有毒性大、成本高等不足,所以开发性能优异的无金属室温磷光材料是大势所趋。余辉碳点材料逐渐走入研究者们的视线,这种新式的纳米级发光材料因其化学稳定性高、具有简便快捷的制备流程以及优越的光学性能被认为是最有前途的新一代发光材料。

2、然而,较低的余辉效率和寿命(寿命大于100ms称为余辉)严重限制了余辉碳点发光材料进一步的实际应用。此外,现有的余辉碳点材料发光范围分布较窄,集中在黄光-蓝光(<600nm)范围内,光致发光量子产率(plqy)也做到了几乎100%,而发射波长大于600nm的红光余辉材料很难制备且plqy效率低下(低于60%)。


技术实现思路

1、本发明提出一种红光余辉碳点材料及其制备方法和应用,制备方法简单,且制备的余辉碳点发光材料具有长发射波长,发光范围为红光,plqy接近100%,寿命长达334ms以上,且具有良好的稳定性。

2、本发明的技术方案是这样实现的:一种红光余辉碳点材料的制备方法,包括以下步骤:

3、1)将有机染料与氮源溶于去离子水中形成反应溶液,搅拌后进行水热反应;

4、2)将水热反应后的溶液冷却至室温,然后离心,收集上清液,得到种子溶液;

5、3)将种子溶液、氮源和硅源溶于去离子水中得到混合溶液,得到混合溶液,将混合溶液油浴加热至干燥,自然冷却到室温,研磨后,得到红光余辉碳点材料。

6、进一步地,氮源为尿素(简称:urea),硅源为3-氨丙基三乙氧基硅烷(简称:aptes),有机染料为罗丹明b(简称:rhb)。

7、进一步地,步骤1)中,有机染料、氮源和去离子水的投料质量比为1∶500∶5000。

8、进一步地,步骤1)中,160℃水热反应6h。

9、进一步地,步骤3)中,步骤3)中,将2ml seed cds溶液、200mg氮源和125μl硅源溶于5ml去离子水中。

10、进一步地,步骤3)中,150-180℃(如150℃、160℃、170℃、180℃等等)油浴加热1-3h(如1h,2h,3h等等)。

11、采用所述制备方法制备的红光余辉碳点材料。

12、进一步地,所述红光余辉碳点材料在余辉照明或余辉显示中的应用。

13、进一步地,所示应用的方法如下:将所述余辉碳点材料通过无荧光照射的胶水固定在紫外芯片上,得到余辉照明器件。

14、本发明的有益效果:

15、本发明的红光余辉碳点材料由简单的水热法制备而成,采用的原材料廉价、环保、污染性小,制备工艺简单,易于操作控制,适于连续大规模生产。

16、本发明的红光余辉碳点材料实现了长发射波长的余辉现象,而且通过尿素形成的氢键以及sio2基质构建三维网状结构等抑制非辐射复合,大大提高了红光发光效率,plqy接近100%,具有长余辉寿命334ms以上,以及良好的稳定性等特性,可用于余光照明。



技术特征:

1.一种红光余辉碳点材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种红光余辉碳点材料的制备方法,其特征在于,氮源为尿素,硅源为3-氨丙基三乙氧基硅烷,有机染料为罗丹明b。

3.根据权利要求1或2所述的一种红光余辉碳点材料的制备方法,其特征在于,步骤1)中,有机染料、氮源和去离子水的投料质量比为1∶500∶5000。

4.根据权利要求1所述的一种红光余辉碳点材料的制备方法,其特征在于,步骤1)中,160℃水热反应6h。

5.根据权利要求1或2所述的一种红光余辉碳点材料的制备方法,其特征在于,步骤3)中,将2ml seed cds溶液、200mg氮源和125μl硅源溶于5ml去离子水中。

6.根据权利要求1所述的一种红光余辉碳点材料的制备方法,其特征在于,步骤3)中,150-180℃油浴加热1-3h。

7.采用权利要求1-6任一项所述制备方法制备的红光余辉碳点材料。

8.权利要求7所述的红光余辉碳点材料在余辉照明中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于:所述应用的方法如下:将所述余辉碳点材料通过无荧光照射的胶水固定在紫外芯片上,得到余辉照明器件。


技术总结
本发明提出了一种红光余辉碳点材料及其制备方法和应用,所述制备方法包括以下步骤:将有机染料与氮源溶于去离子水中进行水热反应;将水热反应后的溶液冷却至室温,离心,收集上清液,得到种子溶液;将种子溶液溶于去离子水中,然后加入氮源和硅源,油浴加热至干燥,自然冷却到室温,研磨后,得到红光余辉碳点材料,可用于余辉照明或余辉显示。本发明制备方法简单,且制备的余辉碳点发光材料具有长发射波长,发光范围为红光,光致发光量子产率接近100%,寿命长达334ms以上,且具有良好的稳定性。

技术研发人员:朱金阳,胡俊华,娄庆,朱永胜,李超
受保护的技术使用者:郑州大学
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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