CN108285687B

CN108285687B - 一种碳基纳米粒子多色荧光墨水的制备方法

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Publication number: CN108285687B
Application number: CN201810289167.2A
Authority: CN
Inventors: 吴延斌; 王汐; 邓颖杰; 杨在兴; 智永婷; 孙弘; 李枚枚
Original assignee: Shenyang University
Current assignee: Shenyang University
Priority date: 2018-04-03
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2021-03-23
Anticipated expiration: 2038-04-03
Also published as: CN108285687A

Abstract

一种碳基纳米粒子多色荧光墨水的制备方法，涉及一种荧光墨水的制备方法，所述方法采用碳基纳米粒子为发光物，通过调整配方使碳纳米粒子增强发光，通过调整碳纳米点的类型，改变发光颜色，加热碳基纳米粒子多色荧光墨水；包括以下制备过程：荧光碳纳米粒子加入纳米二氧化硅、纳米淀粉、纳米蛋白粉、防腐剂、聚乙二醇1500、水，超声搅拌均匀，于60℃恒温2小时，得到碳基纳米粒子多色荧光墨水；本发明原料来源广泛，合成方法及所需设备简单，制备速度快，所得多色荧光墨水绿色环保，便于携带和保存，实现了荧光印记的固态发光，是广告宣传、娱乐、教学的好工具。

Description

一种碳基纳米粒子多色荧光墨水的制备方法

技术领域

本发明涉及一种荧光墨水的制备方法，特别是涉及一种碳基纳米粒子多色荧光墨水的制备方法。

背景技术

荧光碳纳米粒子是发光领域的新材料，粒子尺寸小于10nm以碳颗粒为中心的纳米材料，又被称为碳纳米粒子。由于其表面布满了活性基团，如氨基、羧基，羟基、羰基等活性基团，所以其水溶液有优异的光致发光性质，如荧光强而稳定、激发波长和发射波长可调控、具有优良的可见光区荧光发射等，碳纳米粒子又被称之为荧光碳纳米粒子。荧光碳纳米粒子的广泛应用很广泛，如：进行荧光细胞标记、肿瘤细胞活体成像、金属离子测定等领域。但是，目前制备的出的荧光碳纳米粒子主要表现为水溶液介质的发光，固态碳纳米粒子的发光报道较少。

荧光碳纳米粒子的生物学亲和性较好，在生物学材料表面有较好的荧光性能，有报道将荧光碳纳米粒子应用于防伪，将荧光碳纳米粒子制成多色荧光墨水，利用其在纸张、羊毛、羽毛等生物学材料上的荧光性质实现了固态荧光防伪。但多色荧光墨水单独存在于人工材料如：金属、玻璃、石材等无机材料上，荧光强烈猝灭。上述性质主要原因是荧光碳纳米粒子在水合类水环境下能够分散成较小颗粒，而在无机材料上干燥后聚集成大颗粒，失去荧光。这一性质限制了荧光碳纳米粒子固体荧光的应用。目前的固态荧光材料以稀土、有机荧光染料型为主。稀土荧光材料是稀土离子掺杂的金属化合物纳米粒子，稀土价格昂贵，且有重金属污染，无法回避环境问题。有机荧光发光物质，光化学稳定性差，且有机荧光染料具有很强的致癌作用。

目前，在商业领域广泛使用荧光板作为广告宣传，其书写使用的荧光墨水是一种荧光染料类型的发光物质，配合少量色浆呈现不同颜色的荧光。正如前面所述，荧光染料有强烈的致癌作用，有潜在的危害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳基纳米粒子多色荧光墨水的制备方法，该方法通过荧光碳纳米粒子与纳米二氧化硅、淀粉的复合，实现书写痕迹固态发光以替代传统荧光染料，解决荧光染料致癌的环境问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种碳基纳米粒子多色荧光墨水的制备方法，所述方法采用碳基纳米粒子为发光物，通过调整配方使碳纳米粒子增强发光，通过调整碳纳米点的类型，改变发光颜色，加热碳基纳米粒子多色荧光墨水；包括以下制备过程：荧光碳纳米粒子加入纳米二氧化硅、纳米淀粉、纳米蛋白粉、防腐剂、聚乙二醇1500、水，超声搅拌均匀，于60℃恒温2小时，得到碳基纳米粒子多色荧光墨水；

具体制备步骤如下：

将质量百分数为0.5-5%荧光碳基纳米粒子粉与1%-6%纳米二氧化硅、0.5%-5%纳米淀粉、1%防腐剂、0.5%聚乙二醇1500 和10-20%甘油混合，加入69.5-75%水，置于烧杯中超声搅拌均匀，加热至60℃保持2小时，既得到碳基纳米粒子多色荧光墨水。

所述的一种碳基纳米粒子多色荧光墨水的制备方法，所述所述的荧光碳基纳米粒子粉分为蓝色荧光碳基纳米粒子粉、红色荧光碳基纳米粒子粉和绿色荧光碳基纳米粒子粉；0.5%-5%纳米淀粉用0.5%-5%纳米蛋白粉。

所述的一种碳基纳米粒子多色荧光墨水的制备方法，所述发光物质增强材料为纳米二氧化硅、纳米淀粉、纳米蛋白粉、聚乙二醇1500中的几种物质。

本发明的优点与效果是：

1.本发明以荧光碳纳米粒子固体为发光物，通过配以辅助原料增强发光，干燥后成膜良好，直接在无机物的表面有良好的荧光，在生物性材料发光性能更佳。本方法使用现有的碳纳米粒子制备技术，对已有碳纳米粒子进行荧光增强改进，不需要苛刻的反应条件就可以配制多色荧光墨水。该碳基多色荧光墨水制备方法简单，不需要昂贵的设备即可宏观量产，适合产业化要求。本方法所制备的多色荧光墨水荧光亮度高，色彩丰富、易于保存，稳定性好。本方法所得的碳纳米粒子固态多色荧光墨水以碳纳米粒子发光为基础，具有无毒、绿色、环保、色彩多的优势，在商业广告、娱乐、教学、防伪标记等领域具有潜在应用前景。

2.本发明首次将荧光碳纳米粒子作为发光物，通过复合配方实现了固体发光的碳基材料，用碳基发光材料替代了荧光染料，直接利用碳纳米粒子的荧光色彩，不加入染料实现多种色彩。制备出了碳基纳米粒子多色荧光墨水，实现了在金属、玻璃、石材等无机材料上的干态发光。在365nm紫外光激发下，制备出的碳基纳米粒子多色荧光墨水书写后发光明亮，光化学性能稳定，无毒、环境友好、制备绿色，是现有荧光染料广告书写墨的替代品。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

本发明以碳纳米粒子为荧光发光物，通过复合配方增强发光，不用复合色浆，制成多色荧光墨水。荧光碳纳米粒子加入纳米二氧化硅、纳米淀粉、纳米蛋白粉、防腐剂、聚乙二醇1500、水，超声搅拌均匀，于60℃恒温2小时，得到碳基纳米粒子多色荧光墨水。此荧光墨水印记在在紫外照射下，可发出不同颜色的荧光。选取荧光性能优良、各种发光颜色的碳纳米粒子，加入聚乙二醇1500、纳米二氧化硅、纳米淀粉、甘油、蛋白等助剂，加热2小时。得到多色荧光墨水，将此多色荧光墨水笔在紫外荧光板上书写，在365nm紫外光的照射下，可以发出荧光。因配方的不同，书写的痕迹可以显现不同的荧光颜色。本发明采用碳基纳米粒子为发光物，通过调整配方使碳纳米粒子增强发光，通过调整碳纳米点的类型，改变发光颜色，加热碳基纳米粒子多色荧光墨水，发光物为荧光碳纳米粒子。增强发光物质为纳米二氧化硅、纳米淀粉、纳米蛋白粉、聚乙二醇1500中的几种物质。书写印记荧光颜色的改变通过调整碳纳米粒子的种类来实现。多色荧光墨水书写笔于紫外荧光板等无机材料表面，于365纳米紫外灯下，有明显的荧光。

具体步骤为：

一种碳基纳米粒子多色荧光墨水的制备方法为：将质量百分数为（下同）0.5-5%荧光碳基纳米粒子粉与1%-6%纳米二氧化硅、0.5%-5%纳米淀粉、1%防腐剂、0.5%聚乙二醇1500和10-20%甘油混合，加入69.5-75%水，置于烧杯中超声搅拌均匀，加热至60℃保持2小时，既可得到碳基纳米粒子多色荧光墨水。荧光碳基纳米粒子粉可分为蓝色荧光碳基纳米粒子粉、红色荧光碳基纳米粒子粉和绿色荧光碳基纳米粒子粉；所述的0.5%-5%纳米淀粉也可用0.5%-5%纳米蛋白粉替代。

实施例1

一种碳基纳米粒子多色荧光墨水的制备方法为：将质量百分数为（下同）1%蓝色荧光碳基纳米粒子粉与6%纳米二氧化硅、4%纳米淀粉、1%防腐剂、0.5%聚乙二醇1500 和18%甘油混合，加入69.5%水，置于烧杯中超声搅拌均匀，加热至60℃保持2小时，既可得到蓝色的碳基纳米粒子多色荧光墨水。

实施例2

一种碳基纳米粒子红色荧光墨水的制备方法为：将质量百分数为1%红色荧光碳基纳米粒子粉（365纳米激发）与2%纳米二氧化硅、0.5%纳米蛋白粉、1%防腐剂、0.5%聚乙二醇1500 和20%甘油混合，加入75%水，置于烧杯中超声搅拌均匀，加热至60℃保持2小时，既可得到红色的碳基纳米粒子多色荧光墨水。

实施例3

一种碳基纳米粒子绿色荧光墨水的制备方法为：将质量百分数为0.5%绿色荧光碳基纳米粒子粉与5%纳米二氧化硅、1%纳米淀粉、1%防腐剂、0.5%聚乙二醇1500 和20%甘油混合，加入72%水，置于烧杯中超声搅拌均匀，加热至60℃保持2小时，既可得到绿色的碳基纳米粒子多色荧光墨水。

Claims

1.一种碳基纳米粒子多色荧光墨水的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下制备步骤：

将质量百分数为0.5-5%荧光碳基纳米粒子粉与1%-6%纳米二氧化硅、0.5%-5%纳米淀粉、1%防腐剂、0.5%聚乙二醇1500 和10-20%甘油混合，加入69.5-75%水，置于烧杯中超声搅拌均匀，加热至60℃保持2小时，即得到碳基纳米粒子多色荧光墨水；

所述的荧光碳基纳米粒子粉是蓝色荧光碳基纳米粒子粉、红色荧光碳基纳米粒子粉或绿色荧光碳基纳米粒子粉其中的一种。

2.根据权利要求1所述的一种碳基纳米粒子多色荧光墨水的制备方法，其特征在于，0.5%-5%纳米蛋白粉代替0.5%-5%纳米淀粉。