一种太阳光激发室温磷光碳点@氧化铝复合材料及其制备方法

本发明属于碳点材料制备，具体涉及一种太阳光激发室温磷光碳点@氧化铝复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、室温磷光材料在激发停止后仍可持续发光，因其长寿命、大斯托克斯位移、高灵敏度和高信噪比等特性在信息防伪、数据加密、生物成像、化学传感等领域具有巨大的应用前景。目前普遍报道的室温磷光材料只能在紫外光下被激发，少数室温磷光材料可以在可见光下被激发。与紫外光和可见光相比，高效利用清洁、安全的太阳光作为室温磷光材料的激发源，对于可再生能源的实际应用至关重要。但基于被太阳光激发的室温磷光材料仅在含金属掺杂的无机化合物中实现。然而，无机化合物存在前驱体成本高昂，产物毒性高，制备工艺复杂等缺点，从而限制了实际应用。因此，人们一直致力于开发可以直接被太阳光激发的新型室温磷光材料。

2、碳点作为一种新型的碳纳米材料，以其制备简单、毒性低、生物相容性好等优点受到了研究人员的关注。通过在基质（聚乙烯醇、硼酸、尿素、二氧化硅等）中构建碳点的杂化体系，稳定碳点的三重激发态，以实现独特的室温磷光。然而，由于碳点吸收带有限，大多数碳点的室温磷光需要使用紫外光激发，只有少部分的碳点可以被可见光激发，从而表现出有限的激发区域。这些区域仍有待通过简单有效的设计原则扩展到更广泛更便捷的太阳光。值得注意的是，直接被太阳光激发的碳点基室温磷光还尚未实现。因此，开发基于太阳光激发长寿命碳点基室温磷光材料对于能源利用和实际应用具有至关重要的意义。

技术实现思路

1、为了避免现有技术的不足之处，本发明提供了一种太阳光激发室温磷光碳点@氧化铝复合材料及其制备方法。

2、本发明的目的之一在于提供了一种低成本的氧化铝基质。

3、本发明的目的之二在于提供了一种简便易行的原位煅烧方法。

4、本发明的目的之三在于提供了一种太阳光激发室温磷光碳点@氧化铝复合材料。

5、本发明制备的太阳光激发室温磷光碳点@氧化铝复合材料是以葡萄糖、尿素和硝酸铝为原料，通过原位煅烧法制备的，其制备过程包括以下具体步骤：

6、1、首先取1-5 g葡萄糖和5-10 g尿素添加到100 ml水溶液中，搅拌1-3小时，得到透明溶液；

7、2、在搅拌条件下，在步骤1获得的透明溶液中加入10-20 g硝酸铝，搅拌1-3小时，得到透明溶液；

8、3、将步骤2获得的透明溶液装在反应釜中放置于烘箱，加热120℃-180℃反应12-36小时；

9、4、将步骤3中的反应釜自然冷却后获得的产物冷冻干燥12-36小时，得到前驱体；

10、5、将步骤4获得前驱体置于带盖坩埚中，通过马弗炉500-900℃煅烧1-5小时，得到碳点@氧化铝复合材料。

11、本发明的有益效果：

12、1、本发明制备的太阳光激发室温磷光碳点@氧化铝复合材料克服了现有碳点基室温磷光材料仅可以被紫外光激发的局限性，有效的实现了在太阳光激发下获得优异的长寿命磷光发射，为构建太阳光激发的新型碳点基室温磷光材料提供了一条新的途径；

13、2、本发明提供了一种太阳光激发室温磷光碳点@氧化铝复合材料，其特征是以葡萄糖、尿素和硝酸铝为原料，通过原位煅烧法制备的，仅需要常用的普通设备，不需专用设备，工艺过程简单易操作；

14、3、本发明制备的碳点@氧化铝复合材料在停止太阳光激发后肉眼可见黄绿色磷光长达14秒，且其磷光性能稳定，具有优异的溶剂稳定性、环境稳定性和光稳定性；

15、4、本发明所使用的药品均无毒无害且价格低廉，且制备简单所用时间短，制备后无需复杂繁琐步骤，特别适合批量、低成本制备，适合工业化规模生产与商业化的应用；

16、5、本发明制备的碳点@氧化铝复合材料可用于信息加密领域。

技术特征：

1.一种太阳光激发室温磷光碳点@氧化铝复合材料及其制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的太阳光激发室温磷光碳点@氧化铝复合材料及其制备方法，其特征在于，葡萄糖的用量为2 g，尿素的用量为2 g，硝酸铝的用量为15 g。

3.根据权利要求1所述的太阳光激发室温磷光碳点@氧化铝复合材料及其制备方法，其特征在于，水热反应温度为150℃，反应时间为24小时。

4.根据权利要求1所述的太阳光激发室温磷光碳点@氧化铝复合材料及其制备方法，其特征在于，煅烧温度为700℃，反应时间为3小时。

5.根据权利要求1所述的制备方法制得的太阳光激发室温磷光碳点@氧化铝复合材料的应用，其特征在于，所述太阳光激发室温磷光碳点@氧化铝复合材料应用于信息加密。

技术总结
本发明涉及一种太阳光激发室温磷光碳点@氧化铝复合材料及其制备方法，所述制备方法以下步骤：以葡萄糖和尿素添加到水溶液中，搅拌后得到透明溶液，再加入硝酸铝搅拌，水热后通过马弗炉煅烧，得到太阳光激发室温磷光碳点@氧化铝复合材料。其特征是碳点@氧化铝复合材料通过原位煅烧法直接获得的。另外，通过将低成本氧化铝基质用于碳点基室温磷光材料中成功实现了太阳光激发长寿命室温磷光，其肉眼可见时间长达14秒。制备的碳点@氧化铝复合材料能成功应用于信息加密领域。制备所使用的药品均无毒无害且价格低廉，制备简单所用时间短，制备后无需复杂繁琐步骤，特别适合批量、低成本制备，适合工业化规模生产与商业化的应用。

技术研发人员：郭增生,薛景天,孙一强,徐波,刘广宁,李村成
受保护的技术使用者：济南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22