一种高紫外-短波蓝光屏蔽的油溶性碳点的水热制备及其应用

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.220056

摘要/Abstract

摘要：

以2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮为碳源，乙二胺为氮源，通过水热法合成一种紫外和短波蓝光双重吸收的油溶性氮掺杂碳点（Carbon Dots，CDs）。将该CDs与聚甲基丙烯酸甲酯复合制得具有紫外光和短波蓝光屏蔽效果的复合镜片材料，当CDs的质量分数为1%时，复合镜片在紫外光区的平均透过率为0%、在短波蓝光区的平均透过率为1.6%，吸收效率为99.6%，是一种强防紫外-短波蓝光材料。

关键词: 油溶性碳点, 紫外吸收, 短波蓝光吸收

Abstract:

Using 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone as carbon source and ethylenediamine as nitrogen source， an oil-soluble nitrogen doped carbon dots （CDs） with dual absorption of ultraviolet and short-wave blue light is synthesized by hydrothermal method. The composite lens material with ultraviolet light and short-wave blue light shielding effect is prepared by compounding CDs with polymethyl methacrylate. When the mass fraction of CDs is 1%， the average transmittance of the composite lens in the ultraviolet region is 0%， the average transmittance in the short-wave blue light region is 1.6%， and the absorption efficiency is 99.6%. It is a strong anti-ultraviolet-short-wave blue light material.

Key words: Oil-soluble carbon dots, UV absorption, Short-wave blue light absorption

中图分类号:

O613.7

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图/表 8

图1 水热法制得的CDs的透射电子显微镜（A）、高分辨透射电子显微镜（B）、粒径分布图（C）以及CDs和UV-9的拉曼光谱（D）

Fig.1 Transmission electron microscopy （A）， high-resolution transmission electron microscopy （B）， particle size distribution （C） of carbon dots prepared by hydrothermal method； carbon dots and UV-9 Raman spectroscopy （D）

图 2 UV-9和水热法制得的CDs的核磁共振谱线（A）和红外光谱（B）

Fig.2 Nuclear magnetic resonance spectra （A） and infrared spectra （B） of carbon dots prepared by hydrothermal method and UV-9

图 3 UV-9和水热法制得的CDs的X射线光电子能谱总谱（A）、碳谱（B）、氧谱（C）和氮谱（D）

Fig.3 X-ray photoelectron spectrum （A）， carbon spectrum （B）， oxygen spectrum （C） and nitrogen spectrum （D） of carbon dots prepared by hydrothermal method and UV-9

图4 水热法制得的CDs的紫外吸收光谱和荧光光谱（A）、归一化处理后的发射光谱（B）、荧光寿命图（C）、CDs和UV-9的紫外可见吸收光谱（D）、UV-9在不同溶剂中的紫外可见吸收光谱（E）和CDs在不同溶剂中的紫外可见吸收光谱（F）

Fig.4 UV-Vis and fluorescence spectra （A）， normalized emission spectra （B）， lifetime decay curves （C） of carbon dots prepared by hydrothermal method， UV-Vis absorption spectra of carbon dots and UV-9 （D）， UV-Vis absorption spectra of UV-9 in different solvents （E） and UV-Vis absorption spectra of carbon dots in different solvents （F）

图 5 CDs不同质量分数的CDs@PMMA的紫外可见透过光谱（A），纯PMMA、CDs、CDs质量分数为0.05%的CDs@PMMA 的紫外可见透过光谱（B），含有不同质量分数的CDs的CDs@PMMA和市售防蓝光镜片在日光下的照片（C）

Fig.5 UV-Vis transmission spectra of CDs@PMMA containing different mass fractions of CDs （A）， UV-Vis transmission spectra of pure PMMA， CDs dissolved in dichloromethane solution， and CDs@PMMA with a mass fraction of CDs of 0.05% （B）， photos of CDs@PMMA with different mass fractions of carbon dots and commercially available anti-blue light lenses under sunlight （C）

图 6 CDs/UV-9的CDs@PMMA（CDs质量分数为1%）和UV-9@PMMA（UV-9质量分数为1%）的紫外可见透过光谱（A），CDs质量分数为1%的CDs@PMMA 和市售防蓝光镜片的紫外可见透过光谱（B），不同膜在315~400 nm的屏蔽效率（C）C-1， C-2， C-3， and C-4 represent CDs@PMMA with CDs mass fractions of 1%， 0.50%， 0.25%， and 0.05%， respectively； U-1 represents UV-9@PMMA with UV-9 mass fraction of 1%； commercial represents commercially available anti-blue light lenses

Fig.6 UV-Vis transmission spectra （A） of CDs@PMMA and UV-9@PMMA containing the same mass fraction of CDs/UV-9， CDs@PMMA with 1% CDs and commercially available anti-blue light lenses UV-Vis transmission spectrum （B）， Shelding efficiency of different films （C）

表 1 CDs/UV-9的CDs@PMMA（CDs质量分数为1%）和UV-9@PMMA（UV-9质量分数为1%）及市售防蓝光镜片的T550 nm、TSWBL、TUV-A和TUV-B值

Table 1 T550 nm， TSWBL， TUV-A and TUV-B values of CDs@PMMA and UV-9@PMMA containing the same mass fraction of CDs/UV-9 and commercially available anti-blue light lenses

Sample	T_{550 nm}/%	T_SWBL/%	T_UV-A/%
1%CDs	99.5	1.6	0
1%UV-9	98.8	94.8	2.2
Commercial	87	5.2	0

图 7 实验装置示意图（A），蓝色发光二极管（10 W，400 nm）覆盖不同薄膜后的光斑的照片（B）

Fig.7 Schematic diagram of the experimental setup （A）， photos of the light spots of blue light-emitting diodes （10 W， 400 nm） covered with different films （B）

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