一种氮掺杂碳点及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115626632A(43)申请公布日2023.01.20(21)申请号202211284964.4C08L29/04(2006.01)(22)申请日2022.10.20C08K3/04(2006.01)(71)申请人广东碳紫科技有限公司地址528000广东省佛山市南海区丹灶镇建沙路东一街区28号一栋216室申请人华南农业大学(72)发明人刘应亮徐雨琳徐智强胡广齐胡超凡庄健乐雷炳富李唯张学杰张浩然(74)专利代理机构广州嘉权专利商标事务所有限公司44205专利代理师周调云(51)Int.Cl.C01B32/15(2017.01)C08J5/18(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图5页(54)发明名称一种氮掺杂碳点及其制备方法和应用(57)摘要本发明属于碳材料技术领域，特别涉及一种氮掺杂碳点及其制备方法和应用。所述氮掺杂碳点的制备方法为，将碳源和氮源混合，进行水热反应，得到氮掺杂碳点；所述碳源包括有机羧酸化合物，所述氮源包括5～12元含N杂环化合物。该方法制得的碳点具有在全紫外波段的广谱吸收性能，吸收效率高，并且在400～800nm的可见光区透过率优异。CN115626632ACN115626632A权利要求书1/1页1.一种氮掺杂碳点的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将碳源和氮源混合，进行水热反应，得到氮掺杂碳点；所述碳源包括有机羧酸化合物，所述氮源包括5～12元含N杂环化合物。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：所述5～12元含N杂环化合物具有如下式1、式2中的任意一种或多种结构：其中，R11和R13分别独立选自H或C1～6烷基，R12选自＝O或＝S，R14和R15分别独立选自H、C1～6烷基、＝O或＝S；R21和R22分别独立选自H、‑NH2、‑NO2、‑CN、‑OH、‑SH、‑SO3H、C1～6羧基或‑CHO。3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于：R15选自＝O或＝S。4.根据权利要求1～3任一项所述制备方法，其特征在于：所述氮源包括甲酰乙内脲、3‑氨基喹啉和海因中的任意一种或多种。5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：所述碳源包括二元羧酸化合物、三元羧酸化合物和四元羧酸化合物中的任意一种或多种。6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：所述碳源与氮源的摩尔比例为1：3～10。7.权利要求1～6任一项所述制备方法得到的氮掺杂碳点。8.权利要求7所述氮掺杂碳点在制备紫外线吸收产品中的应用。9.一种高分子薄膜，其特征在于：所述高分子薄膜包含权利要求7所述氮掺杂碳点和高分子材料。10.一种遮阳产品，其特征在于：所述遮阳产品含有权利要求7所述氮掺杂碳点或者权利要求9所述高分子薄膜。2CN115626632A说明书1/8页一种氮掺杂碳点及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于碳材料技术领域，特别涉及一种氮掺杂碳点及其制备方法和应用。背景技术[0002]紫外线是太阳光中的一部分，包括UV‑C(200～280nm)、UV‑B(280～320nm)和UV‑A(320～400nm)。其中，UV‑C无法穿过臭氧层到达地球表面，UV‑B和UV‑A辐射的强度虽然比可见光和红外线辐射低得多，但其光子的能量超过了碳碳单键的能量，当紫外线辐射与空气中的氧气相结合，能够使高分子材料产生自由基，最终导致高分子材料降解。在没有保护的情况下，人类皮肤长期暴露在阳光下也会导致各种有害影响。其中，UV‑B作为地球上主要的活性波段，轻则导致红斑、皮肤灼伤、皮肤光老化和免疫抑制等慢性影响，重则对人类DNA造成直接的光化学损伤，引起基因突变，是皮肤癌发展的主要因素之一。UV‑A可以诱发皮肤晒黑，长期暴露可以造成皮肤损伤，使皮肤失去弹性，出现皱纹和诱发光毒性和光过敏反应。[0003]随着近几十年来全球气候变化，臭氧层经历了长期的损耗，其成分不断发生变化，厚度变薄，紫外线辐射剂量也相应增加。结合近年来全世界公布的皮肤癌发病率的不断上升，大众对各类防晒产品的需求大大增长。如佩戴太阳镜、撑遮阳伞、穿着具有防晒功能的服装、使用带有防晒配方的化妆品等等。与此同时，随着工业机器以及医学设备的不断升级，可提供高紫外线屏蔽效率的固态透明材料需求变大，例如遮阳顶棚、防紫外线隐形眼镜、特殊保护型封装材料等。这些材料可以通过将合适的紫外线吸收材料并入透明聚合物基质中来制造。虽然有机紫外线吸收剂和无机紫外线吸收剂(如TiO2、ZnO等)都可用作紫外线屏蔽材料，但其透明度较低，无法完成全波段的紫外屏蔽，耐酸碱性、稳定性和耐候性不足以长期使用。因此，必须开发具有高稳定性、高透明度和全波段紫外屏蔽性能的新型紫外屏蔽材料。[0004]碳点(CDs)作为近几十年来的新型材料引起了大量的研究关注。C