本發(fā)明涉及碳納米材料，特別是涉及一種近紅外碳化聚合物點(diǎn)聚集體的制備方法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、作為量子點(diǎn)大家庭中的新成員，碳化聚合物點(diǎn)(carbonized?polymer?dots:cpds)，以其毒性低、合成簡(jiǎn)便和易組裝等特性吸引了廣大研究者的關(guān)注。氫鍵(hydrogenbond:h-bond)是一種特殊的超分子作用力，其強(qiáng)度取決于質(zhì)子給體(d)和受體(a)的種類(lèi)和強(qiáng)度。cpds的殼層結(jié)構(gòu)中含有豐富質(zhì)子給體，這為利用強(qiáng)質(zhì)子受體構(gòu)筑和穩(wěn)定cpds聚集體提供了機(jī)會(huì)。然而，現(xiàn)在利用氫鍵構(gòu)筑cpds聚集體的方法隨機(jī)性較強(qiáng)，可重復(fù)性也不夠。因此，急需一些簡(jiǎn)單、有效的策略來(lái)提升cpds聚集體的構(gòu)筑可控性。
2、此外，作為自然界中最基本的過(guò)程之一，光熱轉(zhuǎn)換廣泛存在于物理、化學(xué)以及生物反應(yīng)當(dāng)中。太陽(yáng)光中的部分光子可以被物質(zhì)吸收，并有效地將光能轉(zhuǎn)化為熱能，實(shí)現(xiàn)可再生太陽(yáng)能的充分利用。而利用氫鍵與聚合物殼層實(shí)現(xiàn)cpds聚集體的構(gòu)筑可極大擴(kuò)展π共軛平面，促使顆粒間產(chǎn)生協(xié)同作用，使得聚集體具有更寬和更強(qiáng)的吸收峰，這為高效的光熱轉(zhuǎn)換提供了機(jī)會(huì)。
3、目前，傳統(tǒng)化石燃料的枯竭和溫室氣體的大量排放，已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)人類(lèi)生活水平的日益提升和現(xiàn)代工業(yè)化發(fā)展的迫切需求。近年來(lái)，熱能直接轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換方式(基于塞貝克效應(yīng))引起了科研人員的關(guān)注，因?yàn)樗哂谐掷m(xù)供應(yīng)、免維護(hù)和無(wú)污染的優(yōu)勢(shì)。但是，將熱電轉(zhuǎn)換和光熱轉(zhuǎn)換結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)光、熱、電連續(xù)能量轉(zhuǎn)移，仍然是新能源發(fā)展中的重大挑戰(zhàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種近紅外碳化聚合物點(diǎn)聚集體的制備方法及應(yīng)用，通過(guò)將cpds在氫鍵受體溶劑中進(jìn)行組裝，可以快速、大量構(gòu)筑cpds聚集體，構(gòu)筑出的cpds聚集體具有出色的光熱轉(zhuǎn)換效果；將cpds聚集體與聚合物材料進(jìn)行雜化制備出光熱轉(zhuǎn)換模塊，光熱轉(zhuǎn)換模塊可應(yīng)用于制備光熱轉(zhuǎn)換設(shè)備，例如光熱電連續(xù)能量轉(zhuǎn)移器件或光熱電發(fā)電機(jī)等，具有很好的應(yīng)用前景。
2、為了解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
3、一種近紅外碳化聚合物點(diǎn)聚集體的制備方法，包括以下內(nèi)容：cpds在氫鍵受體溶劑中進(jìn)行組裝得到cpds聚集體；
4、所述cpds由檸檬酸和苯甲酰脲制備得到。
5、將cpds加入到氫鍵受體溶劑中，利用cpds殼層中的質(zhì)子供體與氫鍵受體溶劑分子相互作用，從而構(gòu)筑出cpds聚集體。
6、本發(fā)明中所用cpds是由檸檬酸和苯甲酰脲制備得到的，具體制備方法包括以下內(nèi)容：將檸檬酸和苯甲酰脲按照質(zhì)量比0.5-3:1-6混合，加入1-10ml的溶劑n,n-二甲基甲酰胺，加入0.01-0.2g的氟化銨為氟源添加劑在120-280℃進(jìn)行溶劑熱制備0.5-24h，得到反應(yīng)物；將所得反應(yīng)物冷卻到室溫，再過(guò)濾、離心、洗滌，得到cpds沉淀；將所得cpds進(jìn)行透析處理，透析截留分子量為100-14000，透析時(shí)間為24-120h，冷凍干燥后即得基于檸檬酸和苯甲酰脲的cpds。
7、本發(fā)明制備的cpds聚集體具有以下特征中的至少一種：
8、特征1：cpds聚集體具有相較于其制備原料具有更大的尺寸；
9、特征2：cpds聚集體具有紫外-可見(jiàn)-近紅外波段的寬吸收帶；
10、特征3：cpds聚集體具有近紅外波段的發(fā)射峰；
11、特征4：cpds聚集體能在近紅外光的照射下產(chǎn)生大量的熱；
12、特征5：cpds聚集體能在氙燈照射下產(chǎn)生大量的熱；
13、特征6：cpds聚集體能在太陽(yáng)光照射下產(chǎn)生大量的熱。
14、本發(fā)明的cpds聚集體極大地?cái)U(kuò)展了π共軛平面，促使顆粒間產(chǎn)生協(xié)同作用，使之具有寬且強(qiáng)的光吸收能力，能夠在短時(shí)間內(nèi)將光能轉(zhuǎn)換為熱能。
15、進(jìn)一步地，所述氫鍵受體溶劑選自n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、n-甲基吡咯烷酮、六甲基磷酰三胺、吡啶中的一種或幾種；
16、進(jìn)一步地，所述氫鍵受體溶劑為二甲基亞砜。
17、進(jìn)一步地，所述cpds與氫鍵受體溶劑的質(zhì)量比為1:0.1～10；
18、進(jìn)一步地，所述質(zhì)量比為1:2～8；
19、更近一步地，所述質(zhì)量比為1:2～5,。
20、進(jìn)一步地，所述cpds與氫鍵受體溶劑的作用時(shí)間為1～3600s；
21、進(jìn)一步地，所述作用時(shí)間為30～1000s；
22、更進(jìn)一步地，所述作用時(shí)間為120s～600s。
23、進(jìn)一步地，所述cpds聚集體的干燥方式為真空干燥或冷凍干燥，干燥時(shí)間為6h～96h；
24、進(jìn)一步地，干燥方式為冷凍干燥，干燥時(shí)間為24h～48h。
25、cpds聚集體的應(yīng)用，所述cpds聚集體在制備光熱電轉(zhuǎn)換設(shè)備中的應(yīng)用。
26、進(jìn)一步地，所述cpds聚集體在制備光熱電連續(xù)能量轉(zhuǎn)移器件或光熱電發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用。
27、在制備光熱電轉(zhuǎn)換設(shè)備中應(yīng)用的具體實(shí)施方法包括以下內(nèi)容：
28、(1)所述cpds聚集體與聚合物共混進(jìn)行雜化反應(yīng)得到光熱轉(zhuǎn)換模塊；
29、(2)將所述光熱轉(zhuǎn)換模塊負(fù)載于半導(dǎo)體器件，構(gòu)造為光熱電轉(zhuǎn)換設(shè)備。
30、由于cpds聚集體的結(jié)構(gòu)形態(tài)無(wú)法直接與電路原件進(jìn)行連接，為實(shí)現(xiàn)碳化聚合物點(diǎn)(cpds)聚集體的光熱轉(zhuǎn)換的性能，本發(fā)明通過(guò)將cpds聚集體與聚合物共混進(jìn)行雜化反應(yīng)，使聚合物成為cpds聚集體的載體，得到雜化材料—光熱轉(zhuǎn)換模塊，再將光熱轉(zhuǎn)換模塊負(fù)載于半導(dǎo)體器件，構(gòu)造為光熱電轉(zhuǎn)換設(shè)備。
31、進(jìn)一步地，所述聚合物選自聚丙烯酸、聚丙烯酸胺、聚丙烯酸酯、纖維素、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯、聚乙烯醇、聚吡咯以及聚氧乙烯中的一種或幾種。
32、進(jìn)一步地，所述cpds聚集體與聚合物的質(zhì)量比為1:1～100。
33、本發(fā)明的有益效果是：
34、本發(fā)明的cpds聚集體的制備方法簡(jiǎn)單、高效，提升了聚集體的構(gòu)筑可控性。制備得到的cpds聚集體具有紫外-可見(jiàn)光-近紅外的寬且強(qiáng)的吸收帶，這使得聚集體具有更強(qiáng)的光子吸收能力。同時(shí)，cpds聚集體擴(kuò)展的π共軛平面，促使cpds間產(chǎn)生協(xié)同作用，最終獲得高效的光熱轉(zhuǎn)換效果。另外，cpds聚集體在光熱電連續(xù)能量轉(zhuǎn)移器件或光熱電發(fā)電機(jī)方面有很好的應(yīng)用前景。
1.一種近紅外碳化聚合物點(diǎn)聚集體的制備方法，其特征在于，包括以下內(nèi)容：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述氫鍵受體溶劑選自n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜、n-甲基吡咯烷酮、六甲基磷酰三胺、吡啶中的一種或幾種；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述cpds與氫鍵受體溶劑的質(zhì)量比為1:0.1～10；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述cpds與氫鍵受體溶劑的作用時(shí)間為1～3600s；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述cpds聚集體的干燥方式為真空干燥或冷凍干燥，干燥時(shí)間為6h～96h；
6.如權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的cpds聚集體的應(yīng)用，其特征在于，所述cpds聚集體在制備光熱電轉(zhuǎn)換設(shè)備中的應(yīng)用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6任一項(xiàng)所述的cpds聚集體的應(yīng)用，其特征在于，所述cpds聚集體在制備光熱電連續(xù)能量轉(zhuǎn)移器件或光熱電發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用。
8.根據(jù)權(quán)利要求6任一項(xiàng)所述的cpds聚集體的應(yīng)用，其特征在于，在制備光熱電轉(zhuǎn)換設(shè)備中應(yīng)用的具體實(shí)施方法包括以下內(nèi)容：
9.根據(jù)權(quán)利要求8任一項(xiàng)所述的碳化聚合物點(diǎn)聚集體的應(yīng)用，其特征在于，所述聚合物選自聚丙烯酸、聚丙烯酸胺、聚丙烯酸酯、纖維素、環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨酯、聚乙烯醇、聚吡咯以及聚氧乙烯中的一種或幾種。
10.根據(jù)權(quán)利要求8任一項(xiàng)所述的cpds聚集體的應(yīng)用，其特征在于，所述cpds聚集體與共聚物的質(zhì)量比為1:1～100。