具有室溫磷光性質(zhì)的兩親性碳點(diǎn)及其合成方法與應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明屬于發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有室溫磷光性質(zhì)的兩親性碳點(diǎn)及其合成方法與應(yīng)用。該合成方法，包括如下步驟：(1)將油溶性碳點(diǎn)超聲分散到去離子水中，得到混合溶液；(2)將(1)得到的混合溶液置于水熱反應(yīng)釜中，在150～300℃下加熱反應(yīng)1～6小時，得到初始溶液；(3)將(2)得到的初始溶液離心，去除黑色沉淀，取上層淺黃色清液，通過0.22μm的過濾頭過濾，得到純凈的兩親性碳點(diǎn)水溶液；(4)將(3)所得到的兩親性碳點(diǎn)水溶液經(jīng)冷凍干燥，即得具有室溫磷光性質(zhì)的兩親性碳點(diǎn)粉末。該兩親性碳點(diǎn)表面含有親水性基團(tuán)和親油性基團(tuán)；該方法操作簡便，成本低，一步水熱法即可得到所述兩親性碳點(diǎn)。
【專利說明】
具有室溫磷光性質(zhì)的兩親性碳點(diǎn)及其合成方法與應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有室溫磷光性質(zhì)的兩親性碳點(diǎn)及 其合成方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳元素是地球上所有已知生命的基礎(chǔ)。由于其具有多樣的電子軌道特性(sp1、^2、 sp3)，因此形成許多結(jié)構(gòu)和性質(zhì)奇特的物質(zhì)。碳點(diǎn)以光穩(wěn)定性好、生物毒性低、易于制備和 功能化等優(yōu)勢，在化學(xué)傳感、細(xì)胞成像、光催化和發(fā)光二極管等領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景。為 制備出光學(xué)性能優(yōu)異、且制備方法便捷、經(jīng)濟(jì)的碳點(diǎn)，世界各國研究人員經(jīng)過不懈的努力， 已經(jīng)建立了多種制備碳點(diǎn)的新方法。其方法主要包括"自上而下"和"自下而上"法。自上而 下方法主要是通過物理或化學(xué)方法將大尺寸的碳前驅(qū)體(如石墨、石墨烯、碳納米管、碳纖 維以及碳黑等)切割成小尺寸的碳量子點(diǎn)，主要包括電弧放電、激光刻蝕、化學(xué)氧化和電化 學(xué)氧化等。自下而上法是以小分子作為前驅(qū)體通過一系列化學(xué)反應(yīng)得到尺寸更大的碳量子 點(diǎn)，主要包括熱解法、微波法、燃燒法等。
[0003] 但存在不足是，在現(xiàn)有技術(shù)中制備的碳點(diǎn)表面只含有親水性或親油性基團(tuán)，只能 溶于單一性溶劑，極大地限制了碳點(diǎn)在實(shí)際生活中的應(yīng)用。雖然已有專利報(bào)道了兩親性碳 點(diǎn)的制備，但制備方法繁瑣，需要表面鈍化劑、強(qiáng)酸或強(qiáng)堿等處理，增加了碳點(diǎn)的制備成本； 且所制備的兩親性碳點(diǎn)具有量子產(chǎn)率低，在水或有機(jī)溶劑中容易自組裝，分散性不好等缺 陷。另外，雖然碳點(diǎn)的焚光性能得到了廣泛研究和發(fā)展，但是對磷光性能的報(bào)道卻很少，對 于兩親性碳點(diǎn)的磷光性能還未見報(bào)道。因此，開發(fā)出具有磷光性能的兩親性碳點(diǎn)，對拓寬其 應(yīng)用領(lǐng)域具有重大的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種具有室溫磷光性質(zhì)的兩親性碳點(diǎn)的合 成方法，其包括如下步驟：
[0005] (1)將油溶性碳點(diǎn)超聲分散到去離子水中，得到混合溶液，其中，所述油溶性碳點(diǎn) 和水的質(zhì)量比為1: (400~10000);
[0006] (2)將（1)得到的混合溶液置于水熱反應(yīng)釜中，在150~300 °C下加熱反應(yīng)1~6小 時，即得到含有兩親性碳點(diǎn)的初始溶液；
[0007] (3)將(2)得到的初始溶液在轉(zhuǎn)速5000~10000轉(zhuǎn)/分鐘下，離心5~30min，去除黑 色沉淀，取上層淺黃色清液，通過0.22μπι的過濾頭過濾，得到純凈的兩親性碳點(diǎn)水溶液；
[0008] (4)將(3)所得到的兩親性碳點(diǎn)水溶液經(jīng)冷凍干燥12~96h，即得具有室溫磷光性 質(zhì)的兩親性碳點(diǎn)粉末。
[0009] 上述合成方法，以油溶性碳點(diǎn)（該油溶性碳點(diǎn)為現(xiàn)有技術(shù)，可選擇申請?zhí)枮?201510652717.9中的碳點(diǎn)）為原料，通過一步水熱法即可合成所述兩親性碳點(diǎn)，制備過程中 無需加入強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或表面鈍化劑，合成方法簡單易行，大大節(jié)約了生產(chǎn)成本。
[0010] 優(yōu)選的，所述步驟(1)中，所述油溶性碳點(diǎn)和水的質(zhì)量比為1: (400~1000)，和/或， 超聲功率設(shè)定為450~600W，超聲時間設(shè)定為10~30min;和/或，所述步驟(2)具體為:將（1) 得到的混合溶液置于聚四氟乙烯高壓密封罐中，在180~240°C下加熱反應(yīng)3~5小時，即得 到含有兩親性碳點(diǎn)的初始溶液。超聲功率過高容易對碳點(diǎn)的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，而超聲時間過 短，功率過低則會導(dǎo)致碳點(diǎn)在水溶液中分散不均勻，因此更優(yōu)選地，所述步驟（1)中超聲功 率為500W，超聲時間為10~25min。
[0011] 本發(fā)明還提供了一種由上述合成方法得到的具有室溫磷光性質(zhì)的兩親性碳點(diǎn)，該 兩親性碳點(diǎn)表面含有親水性基團(tuán)和親油性基團(tuán)，所述親水性基團(tuán)為羧基、羥基或氨基，所述 親油性基團(tuán)為烷基或芳香烴基，所述兩親性碳點(diǎn)受波長為280~420nm紫外光激發(fā)產(chǎn)生熒 光，其中當(dāng)激發(fā)波長為320nm時，熒光強(qiáng)度最強(qiáng)。
[0012] 本發(fā)明的兩親性碳點(diǎn)，由于表面含有親水性基團(tuán)和親油性基團(tuán)，因此可以同時溶 于水和有機(jī)溶劑中；且由于含有這些基團(tuán)，本發(fā)明的兩親性碳點(diǎn)在水中和有機(jī)溶劑中均具 有較好的穩(wěn)定性和溶解性。所述兩親性碳點(diǎn)受波長為280~420nm紫外光激發(fā)產(chǎn)生熒光，且 當(dāng)激發(fā)波長為320nm時，熒光強(qiáng)度最強(qiáng)。本發(fā)明的兩親性碳點(diǎn)不但具有較高的量子產(chǎn)率，而 且在水中和有機(jī)溶劑中均以單個納米粒子的形式存在，因而克服了現(xiàn)有的兩親性碳點(diǎn)量子 產(chǎn)率低，在水或有機(jī)溶劑中容易自組裝，分散性不好的缺陷。另外，由于兩親性碳點(diǎn)表面含 有大量的芳香碳基和碳氮雜環(huán)，具有較強(qiáng)的自旋軌道耦合作用，可以有效的促進(jìn)單線態(tài)到 三線態(tài)的系間跨越而得到有效的室溫磷光。
[00?3] 進(jìn)一步的，所述兩親性碳點(diǎn)的粒徑為2 · 0~6 · 5nm，平均粒徑為3 · 8nm。
[0014] 進(jìn)一步的，所述兩親性碳點(diǎn)在固體基質(zhì)中受紫外光激發(fā)產(chǎn)生藍(lán)色熒光和綠色磷 光。優(yōu)選的，所述固體基質(zhì)為聚乙烯醇或聚氨酯。所述固體基質(zhì)能夠起到減少三線態(tài)到基態(tài) 輻射躍迀過程中的猝滅作用，因此用該兩親性碳點(diǎn)制備的碳點(diǎn)基復(fù)合材料具有肉眼可見的 室溫磷光性質(zhì)。
[0015] 本發(fā)明還提供了一種上述兩親性碳點(diǎn)在制備室溫磷光材料中的應(yīng)用。
[0016] 優(yōu)選的，所述室溫磷光材料為兩親性碳點(diǎn)/聚乙烯醇復(fù)合材料，或兩親性碳點(diǎn)/聚 氨酯復(fù)合材料。
[0017]本發(fā)明還提供了一種上述兩親性碳點(diǎn)在檢測水體中Fe3+中的應(yīng)用
[0018] 本發(fā)明還提供了一種兩親性碳點(diǎn)在制備室溫磷光材料中的應(yīng)用。
[0019] 進(jìn)一步的，所述室溫磷光材料為兩親性碳點(diǎn)/聚乙烯醇復(fù)合材料，或兩親性碳點(diǎn)/ 聚氨酯復(fù)合材料；由于該兩親性碳點(diǎn)可原位分散到水性聚乙烯醇和非水性聚氨酯材料中， 因而實(shí)現(xiàn)了兩親性碳點(diǎn)在水溶性和非水溶性聚合物中的應(yīng)用。
[0020] 本發(fā)明還提供了一種所述兩親性碳點(diǎn)在檢測水體中Fe3+中的應(yīng)用。
[0021] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有以下有益效果：
[0022] 1、本發(fā)明的合成方法以油溶性碳點(diǎn)為原料，一步水熱合成了表面含有大量氨基、 羧基、羥基、烷基和芳香烴基的兩親性碳點(diǎn)，該制備方法簡單易行，成本低，無需加入強(qiáng)酸、 強(qiáng)堿或進(jìn)行表面鈍化處理。
[0023] 2、本發(fā)明的兩親性碳點(diǎn)，由于表面含有親水性基團(tuán)和親油性基團(tuán)，因此可以同時 溶于水和有機(jī)溶劑中。所述兩親性碳點(diǎn)受波長為280~420nm紫外光激發(fā)產(chǎn)生熒光，且當(dāng)激 發(fā)波長為320nm時，熒光強(qiáng)度最強(qiáng)，這使得本發(fā)明的兩親性碳點(diǎn)不但具有較高的量子產(chǎn)率， 而且在水中和有機(jī)溶劑中均以單個納米粒子的形式存在，因而克服了現(xiàn)有的兩親性碳點(diǎn)量 子產(chǎn)率低，在水或有機(jī)溶劑中容易自組裝，分散性不好的缺陷。
[0024] 3、該兩親性碳點(diǎn)由于表面含有大量的親水和親油性基團(tuán)，在水和有機(jī)溶劑中均以 納米尺寸分布，具有較好的穩(wěn)定性和溶解性。因而可用于水體中Fe 3+的檢測。
[0025] 4、在基于該兩親性碳點(diǎn)的碳點(diǎn)基復(fù)合材料中，由于該兩親性碳點(diǎn)表面的基團(tuán)具有 較強(qiáng)的自旋軌道耦合作用，因此可有效促進(jìn)單線態(tài)到三線態(tài)的系間跨越;同時，基質(zhì)起到減 少三線態(tài)到基態(tài)輻射躍迀過程中的猝滅作用，因此制備的碳點(diǎn)基復(fù)合材料具有肉眼可見的 室溫磷光性質(zhì)，在生物成像與傳感、防偽及光電器件等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中兩親性碳點(diǎn)的紅外光譜圖；
[0027] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中兩親性碳點(diǎn)的透射電鏡圖(a)和粒徑統(tǒng)計(jì)圖(b);
[0028] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中不同激發(fā)波長激發(fā)的兩親性碳點(diǎn)在水溶液中的熒光譜圖；
[0029] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例1中兩親性碳點(diǎn)在水溶液中的紫外吸收譜圖，375nm波長處的 發(fā)射光譜和320nm波長下的激發(fā)光譜;右上角內(nèi)置圖為兩親性碳點(diǎn)水溶液在日光燈(左)和 紫外燈(右)下的照片；
[0030] 圖5為實(shí)施例5中兩親性碳點(diǎn)對Fe3+選擇性分析圖（a)，和實(shí)施案例5中兩親性碳點(diǎn) 對Fe3+的敏感性分析圖（b);
[0031] 圖6是實(shí)施例5中兩親性碳點(diǎn)/聚乙烯醇復(fù)合材料在320nm激發(fā)的熒光譜圖和磷光 模式譜圖(a)，和實(shí)施例6中兩親性碳點(diǎn)/聚氨酯復(fù)合材料在320nm激發(fā)的熒光譜圖和磷光模 式譜圖(b);
[0032] 圖7是實(shí)施例5中兩親性碳點(diǎn)/聚乙烯醇復(fù)合材料在紫外燈和紫外燈照射一段時間 熄滅后的照片(a)，和實(shí)施例6中兩親性碳點(diǎn)/聚氨酯復(fù)合材料在紫外燈和紫外燈照射一段 時間熄滅后的照片(b);
[0033] 圖8是實(shí)施例5中兩親性碳點(diǎn)/聚乙烯醇復(fù)合材料在320nm激發(fā)、440nm發(fā)射的時間 分辨譜圖(a)，和實(shí)施例6中兩親性碳點(diǎn)/聚氨酯復(fù)合材料在320nm激發(fā)、440nm發(fā)射的時間分 辨譜圖(b)。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于 說明本發(fā)明，但不能用來限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中使用的技術(shù)手段，如無特別說明，均 為本領(lǐng)域常規(guī)的技術(shù)手段。
[0035] 實(shí)施例1
[0036] 本實(shí)施例提供了一種具有室溫磷光性質(zhì)的兩親性碳點(diǎn)的合成方法，其包括如下步 驟：
[0037] (1)稱取油溶性碳點(diǎn)50mg超聲分散到50g去離子水中，得到混合溶液，超聲功率為 500W，超聲時間為lOmin;
[0038] (2)將（1)所得到的混合溶液置于聚四氟乙烯高壓密封罐中，在180°C下加熱反應(yīng)3 小時，得到初始溶液；
[0039] (3)將（2)得到的初始溶液在轉(zhuǎn)速10000轉(zhuǎn)/分鐘下，離心時間20分鐘，去除黑色沉 淀，取上層淺黃色清液，通過0.22微米的過濾頭過濾，得到純凈的兩親性碳點(diǎn)水溶液；
[0040] (4)將(3)所得到的碳量子點(diǎn)水溶液經(jīng)冷凍干燥12~96小時，得到具有室溫磷光性 質(zhì)的兩親性碳點(diǎn)粉末;所得的兩親性碳點(diǎn)水溶液的熒光絕對量子產(chǎn)率約為20%。
[0041] 本實(shí)施例中兩親性碳點(diǎn)的性質(zhì)表征見圖1~4:
[0042]圖1是所述兩親性碳點(diǎn)的紅外譜圖，從圖1中可以看出，在3400~3200CHT1處的強(qiáng)烈 的伸縮振動峰表明存在大量的氨基和羥基;2951-2872和1459CHT1峰的存在表明存在大量的 C-H鍵;而油溶性碳點(diǎn)中1695CHT1處C = 0鍵出現(xiàn)在了兩親性碳點(diǎn)中，但其藍(lán)移到了 1683CHT1 處，說明油溶性碳點(diǎn)表面的部分多聚體，在水熱過程中被氧化;兩親性碳點(diǎn)表面的親水性基 團(tuán)(C = 0，NH，0H)賦予了碳點(diǎn)較好的水溶性。而碳點(diǎn)表面的親油性烷基和未被氧化的多聚體 賦予了碳點(diǎn)較好的油溶性。
[0043]圖2是兩親性碳點(diǎn)的透射電鏡圖（a)和粒徑統(tǒng)計(jì)圖（b)，圖中顯示該兩親性碳量子 點(diǎn)尺寸分布均勾，粒徑范圍為2.0~6.5nm，平均粒徑為3.8nm。
[0044] 圖3是不同激發(fā)波長激發(fā)的兩親性碳點(diǎn)在水溶液（lmg/mL)中的熒光譜圖，圖中顯 示最佳激發(fā)波長為320nm〇
[0045] 圖4是兩親性碳點(diǎn)的紫外吸收譜圖，在375nm波長下的發(fā)射光譜圖和320nm波長激 發(fā)下激發(fā)光譜圖，吸收圖譜表明碳點(diǎn)在200~450nm范圍內(nèi)均有吸收;其右上角的內(nèi)置圖為 兩親性碳點(diǎn)水溶液(lmg/mL)在日光燈(左，淺黃色)和365nm紫外燈(右，藍(lán)色）下的照片。 [0046] 實(shí)施例2:
[0047]本實(shí)施例提供了一種具有室溫磷光性質(zhì)的兩親性碳點(diǎn)的合成方法，其包括如下步 驟：
[0048] (1)稱取油溶性碳點(diǎn)50mg超聲分散到50g去離子水中，得到混合溶液，超聲功率為 500W，超聲時間為20min;
[0049] (2)將（1)所得到的混合溶液置于聚四氟乙烯高壓密封罐中，在240°C下加熱反應(yīng)5 小時，得到初始溶液；
[0050] (3)將(2)得到的初始溶液在轉(zhuǎn)速10000轉(zhuǎn)/分鐘下，離心時間20分鐘，去除黑色沉 淀，取上層淺黃色清液，通過0.22微米的過濾頭過濾，得到純凈的兩親性碳點(diǎn)水溶液；
[0051] (4)將(3)所得到的碳量子點(diǎn)水溶液經(jīng)冷凍干燥12~96小時，得到具有室溫磷光性 質(zhì)的兩親性碳點(diǎn)粉末;所得的兩親性碳點(diǎn)水溶液的熒光絕對量子產(chǎn)率為8%。
[0052] 實(shí)施例3:
[0053]本實(shí)施例提供了一種具有室溫磷光性質(zhì)的兩親性碳點(diǎn)的合成方法，其包括如下步 驟：
[0054] (1)稱取油溶性碳點(diǎn)50mg超聲分散到20g去離子水中，得到混合溶液，超聲功率為 500W，超聲時間為30min;
[0055] (2)將（1)所得到的混合溶液置于聚四氟乙烯高壓密封罐中，在180°C下加熱反應(yīng)5 小時，得到初始溶液；
[0056] (3)將(2)得到的初始溶液在轉(zhuǎn)速10000轉(zhuǎn)/分鐘下，離心時間20分鐘，去除黑色沉 淀，取上層淺黃色清液，通過0.22微米的過濾頭過濾，得到純凈的兩親性碳點(diǎn)水溶液；
[0057] (4)將(3)所得到的碳量子點(diǎn)水溶液經(jīng)冷凍干燥12~96小時，得到具有室溫磷光性 質(zhì)的兩親性碳點(diǎn)粉末;所得的兩親性碳點(diǎn)水溶液的熒光絕對量子產(chǎn)率為10%。
[0058] 實(shí)施例4:
[0059] 本發(fā)明中實(shí)施案例1的兩親性碳點(diǎn)成功應(yīng)用于Fe3+的檢測。配置0.02mg/ml的兩親 性碳點(diǎn)作為空白。用波長320nm的光激發(fā)后，將375nm處的發(fā)光強(qiáng)度記作初始強(qiáng)度Fo。依次向 空白中加入不同體積的1M的Fe 3+水溶液，并混合平衡15min測發(fā)光強(qiáng)度，記作F。圖5(a)是該 碳點(diǎn)對不同離子(Na+，Ca2+，Ag+，Co 2+，Cr3+，Cu2+，F(xiàn)e2+，F(xiàn)e3+，Mg 2+，Ni2+，Pb2+，和 Zn2+)的選擇性 分析圖，從圖5(a)中可以看出該碳點(diǎn)對Fe3+具有很強(qiáng)的選擇性。圖5(b)是Fo/F-l與Fe 3+濃度 的關(guān)系，當(dāng)Fe3+濃度在25-200nM范圍內(nèi)，二者呈線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)0.9985，根據(jù)信噪比的3 倍，推算出最低檢測限為1.62μΜ。
[0060] 實(shí)施例5:
[0061] 本實(shí)施例為實(shí)施例1中的兩親性碳點(diǎn)在制備兩親性碳點(diǎn)/聚乙烯醇復(fù)合材料中的 應(yīng)用。量取實(shí)施例1制備的兩親性碳點(diǎn)水溶液2ml (lmg/ml)超聲分散到10ml聚乙烯醇水溶液 (15wt % )中，然后將混合液滴加到玻璃基質(zhì)或聚四氟乙烯模具中，在60°C的烘箱中加熱12 小時得到兩親性碳點(diǎn)/聚乙烯醇復(fù)合材料。
[0062]該兩親性碳點(diǎn)/聚乙烯醇復(fù)合材料的性質(zhì)表征見圖6~8:
[0063]圖6(a)為兩親性碳點(diǎn)/聚乙烯醇復(fù)合材料在320nm激發(fā)的熒光譜圖和磷光模式譜 圖；從圖中可以看出，兩光譜之間具有較大的斯托克斯位移(75nm)。
[0064]圖7(a)為兩親性碳點(diǎn)/聚乙烯醇復(fù)合材料在紫外燈和紫外燈照射一段時間熄滅后 的照片，原圖為彩色，其中左圖為藍(lán)色，右圖為綠色。
[0065]圖8(&)為兩親性碳點(diǎn)/聚乙稀醇復(fù)合材料在32〇]11]1激發(fā)、44〇111]1發(fā)射的時間分辨譜 圖，其平均壽命長達(dá)450ms。
[0066] 實(shí)施例6:
[0067] 本實(shí)施例為實(shí)施例1中的兩親性碳點(diǎn)在制備兩親性碳點(diǎn)/聚氨酯復(fù)合材料中的應(yīng) 用。稱取實(shí)施例1制備的兩親性碳點(diǎn)超聲分散到異氰酸酯中，加入聚四氫呋喃（分子量~ 1000)，在80°C下攪拌1.5小時，冷卻至室溫加入擴(kuò)鏈劑1，4_丁二醇混合均勻，真空脫氣倒入 烘箱中80°C固化5小時，100°C固化2小時。自然冷卻到室溫，即可得到不僅發(fā)熒光而且室溫 發(fā)磷光的兩親性碳點(diǎn)/聚氨酯復(fù)合材料，可應(yīng)用于發(fā)光材料或防偽標(biāo)志等領(lǐng)域。其中，碳點(diǎn) 的質(zhì)量為異氰酸酯、聚四氫呋喃和1，4_ 丁二醇總質(zhì)量的0.2%;異氰酸酯、聚四氫呋喃以及 1，4_ 丁二醇的投料摩爾比為2:1:1。
[0068] 該兩親性碳點(diǎn)/聚氨酯復(fù)合材料的性質(zhì)表征見圖6-8:
[0069] 圖6(b)為兩親性碳點(diǎn)/聚氨酯復(fù)合材料在320nm激發(fā)的熒光譜圖和磷光模式譜圖； 從圖中可以看出，兩光譜之間具有較大的斯托克斯位移(75nm)。
[0070] 圖7(b)為兩親性碳點(diǎn)/聚氨酯復(fù)合材料在紫外燈和紫外燈照射一段時間熄滅后的 照片，原圖為彩色，其中左圖為藍(lán)色，右圖為黑色，無肉眼可見磷光。
[0071] 圖8(b)為兩親性碳點(diǎn)/聚氨酯復(fù)合材料在320nm激發(fā)、440nm發(fā)射的時間分辨譜圖， 其平均壽命為〇.81ms。
[0072] 對照實(shí)驗(yàn)
[0073]以專利申請?zhí)枮?01510652717.9中的碳點(diǎn)（該碳點(diǎn)為油溶性碳點(diǎn)）為原料，分別按 照如下對照組所述方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，然后通過檢測所得碳點(diǎn)水溶液的量子產(chǎn)率來檢測其在水 中是否具有較好的發(fā)光性能，是否能均相的復(fù)合到聚乙烯醇中并獲得較長壽命的室溫磷 光。對照組如下：
[0074] 對照組1:與實(shí)施例1基本相同，不同之處僅在于：步驟（2)中加熱反應(yīng)的時間為 0.5h；
[0075] 對照組2:與實(shí)施例1基本相同，不同之處僅在于:步驟(2)中加熱反應(yīng)的時間為7h;
[0076] 對照組3:與實(shí)施例1基本相同，不同之處僅在于:步驟(2)中加熱反應(yīng)的溫度為100 Γ。
[0077] 對上述對照組所得的碳點(diǎn)進(jìn)行了熒光量子產(chǎn)率、在聚乙烯醇中的分散性及碳點(diǎn)/ 聚乙烯醇復(fù)合材料的磷光壽命進(jìn)行了測定，檢測結(jié)果參見表1。
[0078] 由表1可得出，對照組1~3中所得碳點(diǎn)在水中的熒光量子產(chǎn)率低，溶解性差，無法 均相的分散到聚乙烯醇中，所得的復(fù)合材料無磷光或磷光壽命短。
[0079]表1:碳點(diǎn)在水中的熒光量子產(chǎn)率，在聚乙烯醇中的分散性及碳點(diǎn)/聚乙烯醇復(fù)合 材料的磷光壽命
[0080]
[0081]本發(fā)明的實(shí)施例是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發(fā) 明限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯而易見的。選 擇和描述實(shí)施例是為了更好說明本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 能夠理解本發(fā)明從而設(shè)計(jì)適于特定用途的帶有各種修改的各種實(shí)施例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有室溫磷光性質(zhì)的兩親性碳點(diǎn)的合成方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 將油溶性碳點(diǎn)超聲分散到去離子水中，得到混合溶液，其中，所述油溶性碳點(diǎn)和水 的質(zhì)量比為1:(400~10000); (2) 將（1)得到的混合溶液置于水熱反應(yīng)釜中，在150~300°C下加熱反應(yīng)1~6小時，即 得到含有兩親性碳點(diǎn)的初始溶液； (3) 將（2)得到的初始溶液在轉(zhuǎn)速5000~10000轉(zhuǎn)/分鐘下，離心5~30min，去除黑色沉 淀，取上層淺黃色清液，通過0.22μπι的過濾頭過濾，得到純凈的兩親性碳點(diǎn)水溶液； (4) 將(3)所得到的兩親性碳點(diǎn)水溶液經(jīng)冷凍干燥12~96h，即得具有室溫磷光性質(zhì)的 兩親性碳點(diǎn)粉末。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述步驟（1)中，所述油溶性碳點(diǎn)和水 的質(zhì)量比為1:(400~1000); 和/或，超聲功率設(shè)定為450~600W，超聲時間設(shè)定為10~30min; 和/或，所述步驟(2)具體為:將（1)得到的混合溶液置于聚四氟乙烯高壓密封罐中，在 180~240 °C下加熱反應(yīng)3~5小時，即得到含有兩親性碳點(diǎn)的初始溶液。3. -種由權(quán)利要求1或2所述方法得到的具有室溫磷光性質(zhì)的兩親性碳點(diǎn)，其特征在 于，所述兩親性碳點(diǎn)表面含有親水性基團(tuán)和親油性基團(tuán)，所述親水性基團(tuán)為羧基、羥基或氨 基，所述親油性基團(tuán)為烷基或芳香烴基，所述兩親性碳點(diǎn)受波長為280~420nm紫外光激發(fā) 產(chǎn)生熒光，其中當(dāng)激發(fā)波長為320nm時，熒光強(qiáng)度最強(qiáng)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的兩親性碳點(diǎn)，其特征在于，所述兩親性碳點(diǎn)的粒徑為2.0~ 6 · 5nm，平均粒徑為3 · 8nm。5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的兩親性碳點(diǎn)，其特征在于，所述兩親性碳點(diǎn)在固體基質(zhì)中 受紫外光激發(fā)產(chǎn)生藍(lán)色熒光和綠色磷光。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的兩親性碳點(diǎn)，其特征在于，所述固體基質(zhì)為聚乙烯醇或聚氨 酯。7. 由權(quán)利要求1或2所述方法得到的兩親性碳點(diǎn)或權(quán)利要求3~6任一項(xiàng)所述的兩親性 碳點(diǎn)在制備室溫磷光材料中的應(yīng)用。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，所述室溫磷光材料為兩親性碳點(diǎn)/聚乙烯 醇復(fù)合材料，或兩親性碳點(diǎn)/聚氨酯復(fù)合材料。9. 由權(quán)利要求1或2所述方法得到的兩親性碳點(diǎn)或權(quán)利要求3~6任一項(xiàng)所述的兩親性 碳點(diǎn)在檢測水體中Fe3+中的應(yīng)用。
【文檔編號】C09K11/02GK106085426SQ201610528282
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月6日
【發(fā)明人】岳冬梅, 談靜, 張立群, 張潔, 李旺
【申請人】北京化工大學(xué)