純有機(jī)長余輝復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種純有機(jī)長余輝復(fù)合材料及其制備方法，屬于發(fā)光材料【技術(shù)領(lǐng)域】。解決了現(xiàn)有技術(shù)中長余輝發(fā)光材料制備工藝復(fù)雜、制備過程存在潛在毒性以及制備原料稀缺的問題。本發(fā)明的方法是在惰性氣氛下，在200-400℃熱解乙二胺四乙酸二鈉2-4h，得到黑色蓬松固體，然后將黑色蓬松固體超聲溶解，離心去除黑色沉淀，取上層棕黃色清液，即為碳納米點(diǎn)的水溶液，最后將碳納米點(diǎn)的水溶液與聚乙烯醇水溶液充分混合，干燥后，即得到純有機(jī)長余輝復(fù)合材料。本發(fā)明的復(fù)合材料余輝衰減時間可達(dá)數(shù)秒，無毒，生物相容性好，能夠應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域。
【專利說明】純有機(jī)長余輝復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)光材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種純有機(jī)長余輝復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]長余輝發(fā)光材料是指在激發(fā)光照射停止后仍能發(fā)光，并具有較長余輝時間的材料?，F(xiàn)有的長余輝發(fā)光材料包括放射線激發(fā)型和硫化物型。放射線激發(fā)型是以摻入材料內(nèi)的放射物質(zhì)發(fā)出的輻射能量為激發(fā)源，激發(fā)發(fā)光中心而發(fā)光，這類材料由于含有放射性物質(zhì)而對環(huán)境和人類健康有害，已被大部分國家明令禁止使用；硫化物型包括ZnS、CaS等，但這類材料由于在水分和紫外線的作用下容易水解或光解，所以化學(xué)性能相對而言不太穩(wěn)定，使用壽命較短。
[0003]目前應(yīng)用最廣的長余輝發(fā)光材料是以鋁酸鹽陶瓷材料為基質(zhì)，以稀土材料為形成發(fā)光中心和陷阱中心的摻雜元素制備的，該材料克服了硫化物型材料壽命短的技術(shù)問題，具有良好的夜間顯示功能，添加粘接材料后，可以制成各種形式的夜間顯示或裝飾器件。但這種長余輝材料不溶于水，制備器件時，需要經(jīng)過特殊處理，并分散到有機(jī)溶劑中，工藝較為復(fù)雜，處理過程中產(chǎn)生的有機(jī)溶劑揮發(fā)物存在一定毒性。此外，其采用稀土材料作為摻雜元素，造成了非可再生資源的消耗。
[0004]碳材料是一種綠色、 環(huán)保、儲量豐富、可再生的材料。碳納米點(diǎn)由于具有化學(xué)穩(wěn)定性、無光閃爍、耐光漂、無毒、優(yōu)異的生物相容性等諸多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)而受到越來越多的關(guān)注(LuminescentCarbonNanodots:EmergentNanolights, SheilaN.Baker, GaryA.Baker,Angew.Chem.1nt.Ed.，2010,49,6726)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有長余發(fā)光輝材料制備工藝復(fù)雜、制備過程存在潛在毒性以及制備原料稀缺的問題，本發(fā)明提供一種純有機(jī)長余輝復(fù)合材料及其制備方法。
[0006]本發(fā)明的純有機(jī)長余輝復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0007](I)惰性氣氛下，在200-400°C熱解乙二胺四乙酸二鈉2_4h，得到黑色蓬松固體；
[0008](2)將黑色蓬松固體超聲溶解，離心去除黑色沉淀，取上層棕黃色清液，即為碳納米點(diǎn)的水溶液；
[0009](3)將碳納米點(diǎn)的水溶液與聚乙烯醇水溶液充分混合，得到混合溶液，混合溶液干燥后，即得到純有機(jī)長余輝復(fù)合材料；
[0010]所述混合溶液中碳納米點(diǎn)與聚乙烯醇的質(zhì)量比為1:50-1:500。
[0011]優(yōu)選的是，所述離心轉(zhuǎn)速為3000-10000rpm，離心時間為10_20min。
[0012]優(yōu)選的是，所述干燥溫度為60_90°C。
[0013]本發(fā)明還提供上述純有機(jī)長余輝復(fù)合材料的制備方法制備的純有機(jī)長余輝復(fù)合材料。[0014]本發(fā)明的有益效果:
[0015](1)本發(fā)明通過高溫?zé)峤庖叶匪囊宜岫c提純得到被氧化的碳納米顆粒，制備的碳納米顆粒表面具有豐富的碳氧鍵，使其具有高光致發(fā)光量子效率和單線態(tài)-三線態(tài)系間穿越概率，和聚乙烯醇復(fù)合后，材料余輝衰減時間可達(dá)數(shù)秒，無毒，生物相容性好，能夠應(yīng)用于生物和醫(yī)學(xué)等方面；
[0016](2)本發(fā)明的制備工藝簡單、無毒環(huán)保，克服了現(xiàn)有技術(shù)使用稀土造成的不可再生資源的消耗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實施例1的碳納米點(diǎn)的透射電子顯微鏡圖；
[0018]圖2為本發(fā)明實施例1的碳納米點(diǎn)水溶液、復(fù)合材料的熒光光譜圖以及復(fù)合材料的磷光光譜圖。
[0019]圖3為本發(fā)明實施例1制備的復(fù)合材料的磷光時間分辨譜圖。
【具體實施方式】
[0020]純有機(jī)長余輝復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0021](1)惰性氣氛下，在200-400°C熱解乙二胺四乙酸二鈉2_4h，得到黑色蓬松固體；
[0022](2)將黑色蓬松固體超聲溶解，離心3000-10000rpm，離心時間10_20min，去除黑色沉淀，取上層棕黃色清液，即為碳納米點(diǎn)的水溶液，其中，碳納米點(diǎn)的表面被部分氧化，具有豐富的碳氧鍵；
[0023](3)將碳納米點(diǎn)的水溶液與聚乙烯醇水溶液充分混合，得到混合溶液，混合溶液中，碳納米點(diǎn)與聚乙烯醇的質(zhì)量比為1:50-1:500，將混合溶液60-90°C干燥后，即得到純有機(jī)長余輝復(fù)合材料。
[0024]本實施方式中，碳納米點(diǎn)的水溶液濃度為2mg/ml，聚乙烯醇水溶液濃度10wt%。
[0025]本發(fā)明還提供上述制備方法制備的純有機(jī)長余輝復(fù)合材料。
[0026]下面結(jié)合實施例及附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0027]實施例1
[0028]將裝有1.6克乙二胺四乙酸的坩堝放入管式爐中，在氮?dú)鈿夥铡?00°C下保持4h，乙二胺四乙酸二鈉完全熱解，得到黑色蓬松固體；將該黑色蓬松固體通過超聲輔助溶于80ml水中，再離心(9500rpm，IOmin)去除大顆粒，得到棕黃色水溶液，即提純得到碳納米點(diǎn)的水溶液；配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10wt%的聚乙烯醇水溶液，將Iml濃度為2mg/ml的碳納米點(diǎn)水的溶液和5ml聚乙烯醇水溶液充分混合，得到混合溶液，混合溶液于60°C干燥，即得到純有機(jī)長余輝復(fù)合材料。
[0029]將實施例1制備的復(fù)合材料用紫外燈(波長為365nm)照射，觀察可發(fā)出冷白光，關(guān)掉紫外燈后仍有持續(xù)數(shù)秒的綠光，說明實施例1制備的復(fù)合材料具有長余輝性質(zhì)。
[0030]圖1為實施例1制備的碳納米點(diǎn)的水溶液干燥后得到的碳納米點(diǎn)的透射電子顯微鏡圖，從圖1中可以看出，碳納米點(diǎn)的平均粒徑在5nm ;圖2為實施例1的碳納米點(diǎn)水溶液、復(fù)合材料的熒光光譜圖以及復(fù)合材料的磷光光譜圖，其中，曲線I為碳納米點(diǎn)水溶液的熒光光譜圖，曲線2為復(fù)合材料的熒光光譜圖，曲線3為復(fù)合材料的磷光光譜圖，從圖2中可以看出，復(fù)合材料的磷光發(fā)光覆蓋400-600nm范圍，峰位在500nm，圖3為實施例1的復(fù)合材料的磷光時間分辨譜圖，從圖3中可以看出，實施例1制備的復(fù)合材料發(fā)光持續(xù)時間長達(dá)4s。
[0031]實施例2
[0032]將裝有1.6克乙二胺四乙酸的坩堝放入管式爐中，在氮?dú)鈿夥铡?00°C下保持2h，乙二胺四乙酸二鈉完全熱解，得到黑色蓬松固體；將該黑色蓬松固體通過超聲輔助溶于80ml水中，再離心(3000rpm，20min)去除大顆粒，得到棕黃色水溶液，即提純得到碳納米點(diǎn)的水溶液；配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10wt%的聚乙烯醇水溶液，將Iml濃度為2mg/ml的碳納米點(diǎn)水溶液和Iml聚乙烯醇水溶液充分混合，得到混合溶液，混合溶液于90°C干燥，即得到純有機(jī)長余輝復(fù)合材料。
[0033]將實施例2制備的復(fù)合材料用紫外燈(波長為365nm)照射，觀察可發(fā)出冷白光，關(guān)掉紫外燈后仍有持續(xù)數(shù)秒的綠光，說明實施例2制備的復(fù)合材料具有長余輝性質(zhì)。
[0034]實施例3
[0035]將裝有1.6克乙二胺四乙酸的坩堝放入管式爐中，在氮?dú)鈿夥铡?00°C下保持3h，乙二胺四乙酸二鈉完全熱解，得到黑色蓬松固體；將該黑色蓬松固體通過超聲輔助溶于80ml水中，再離心(5000rpm，IOmin)去除大顆粒，得到棕黃色水溶液，即提純得到碳納米點(diǎn)的水溶液；配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10wt%的聚乙烯醇水溶液，將Iml濃度為2mg/ml的碳納米點(diǎn)水溶液和IOml聚乙烯醇水溶液充分混合，得到混合溶液，混合溶液于80°C干燥，即得到純有機(jī)長余輝復(fù)合材料。
[0036]將實施例3制備的 復(fù)合材料用紫外燈(波長為365nm)照射，觀察可發(fā)出冷白光，關(guān)掉紫外燈后仍有持續(xù)數(shù)秒的綠光，說明實施例3制備的復(fù)合材料具有長余輝性質(zhì)。
[0037]顯然，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于所述【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.純有機(jī)長余輝復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)惰性氣氛下，在200-400°C熱解乙二胺四乙酸二鈉2-4h，得到黑色蓬松固體； (2)將黑色蓬松固體超聲溶解，離心去除黑色沉淀，取上層棕黃色清液，即為碳納米點(diǎn)的水溶液； (3)將碳納米點(diǎn)的水溶液與聚乙烯醇水溶液充分混合，得到混合溶液，混合溶液干燥后，即得到純有機(jī)長余輝復(fù)合材料； 所述混合溶液中碳納米點(diǎn)與聚乙烯醇的質(zhì)量比為1:50-1:500。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純有機(jī)長余輝復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述離心轉(zhuǎn)速為3000-10000rpm，離心時間為10_20min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純有機(jī)長余輝復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述干燥溫度為60-90°C。
4.權(quán)利要求1- 3任何一項所述的純有機(jī)長余輝復(fù)合材料的制備方法制備的純有機(jī)長余輝復(fù)合材料。
【文檔編號】C09K11/65GK103694994SQ201410012241
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2014年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月10日
【發(fā)明者】趙東旭, 鄧業(yè)浩, 王飛, 申德振 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所