[发明专利]一种宽范围寿命可调磷光碳化聚合物点、制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种宽范围寿命可调磷光碳化聚合物点、制备方法及应用。磷光碳化聚合物点为聚合物碳材料，主要由C，H，O，N、P、B五种元素组成，聚合物中的共价键包括C‑C键、C＝C键、C‑O键、C‑N键、B‑O键、B‑N键、N‑H键、P＝O键、P‑O键，紫外激发后能发出荧光和磷光。可以实现可见光学复用。宽范围寿命可调磷光碳化聚合物点。产生波长为450～454nm的荧光发射峰和波长为530～532nm的磷光峰。磷光寿命分别可达0.73、1.10、1.35、2.26s，磷光肉眼可分辨时间分别可达3、6、9、15s。

技术领域

本发明属于磷光材料及信息加密技术领域，具体涉及一种宽范围寿命可调磷光碳化聚合物点、制备方法及应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

光多路复用由于其潜在的应用范围广泛，从多路生物检测到数据存储、光编码和安全打印。迄今为止，荧光色码广泛应用于许多领域，是光复用技术中最受欢迎的方法之一。然而，不同荧光团的发射光谱经常重叠，这限制了它们的多路复用能力。基于发光寿命的编码作为一种时间编码维，不受发光颜色和发光强度的影响，可以提高复用能力，从而有效地避免了光谱重叠和背景信号的干扰。基于寿命的多路复用技术的一个关键问题是在更大范围内实现可调的发射寿命。迄今为止，一系列有前途的材料，包括掺杂镧的纳米粒子和无机有机杂化复合材料已经被合理设计，并在促进基于寿命的多路复用技术中发挥了重要作用。然而，这些材料的寿命域主要局限在微秒内，不利于实际应用，特别是防伪印刷。此外，这些材料所涉及的稀土金属或重金属离子是高毒性、高成本或不可再生资源。因此，开发低成本、低毒、大范围可调、寿命长、可被肉眼捕捉的材料是多路编码复用技术的迫切需要。

发明人研究发现，碳点(CDs)基RTP材料由于其制备简便、毒性低、光稳定性好、余辉寿命长、光学性能可调等优点，在生物成像、有机发光二极管、信息存储和安全防护等方面的应用引起了极大的关注。更重要的是，基于CDs的RTP材料可以通过增加有效的系统间交叉(ISC)过程和稳定三重激发态来轻松实现长寿命，从而成为裸眼可见光学复用的理想候选材料。遗憾的是，对于从秒级到微秒级的CDs的RTP生命周期，仍然缺乏良好的经验和可行的策略。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种宽范围寿命可调磷光碳化聚合物点、制备方法及应用。可以实现可见光学复用。宽范围寿命可调磷光碳化聚合物点，与有机金属配合物材料相比，该碳化聚合物点具有简便、快速、无金属、寿命长、经济有效、低毒等优点。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

第一方面，一种宽范围寿命可调磷光碳化聚合物点，磷光碳化聚合物点为聚合物碳材料，主要由C，H，O，N、P、B五种元素组成，聚合物中的共价键包括C-C键、C＝C键、C-O键、C-N键、B-O键、B-N键、N-H键、P＝O键、P-O键，紫外激发后能发出荧光和磷光。

本发明提出了一种具有特殊共价键结构的聚合物，在紫外灯下，可以发出很强的蓝光，紫外灯关闭后，可以观察到不同寿命的明亮的绿色磷光。产生波长为450～454nm的荧光发射峰和波长为530～532nm的磷光峰。磷光寿命分别可达0.73、1.10、1.35、2.26s，磷光肉眼可分辨时间分别可达3、6、9、15s，这意味着本发明提供的碳化聚合点材料在接收紫外激发后能够产生不同寿命磷光的材料。基于该材料的上述特性，所述碳化聚合物点在多路生物检测、数据存储、光编码和安全打印具有良好的应用前景。在宽范围内实现可调的发射寿命。

在本发明的一些实施方式中，磷光碳化聚合物点的平均粒径为小于等于3.8nm-4nm。

第二方面，一种宽范围寿命可调磷光碳化聚合物点的制备方法，以三亚乙基四胺作为碳源前驱体，磷酸和硼酸作为催化剂和交联剂，加入反应溶剂后进行反应，反应得到的液体进行干燥交联网状磷光碳化聚合物点。