CN109943148B - 一种溶剂敏感的多模荧光碳量子点墨水及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于功能材料领域，公开了一种溶剂敏感的多模荧光碳量子点墨水及其制备方法和应用。该方法包括以下步骤：将有机酸与胺分散在溶剂中，超声分散，得到溶液；将溶液转移至反应釜中，密封；然后在140‑240℃烘箱中保持3‑48h，自然冷却至室温，离心后收集上清液，得到溶剂敏感的多模荧光碳量子点墨水，呈红色澄清溶液。该墨水紫外激发蓝色荧光，加水后，溶液变浑浊，并且荧光由蓝变红，该过程可逆。本发明操作简单，成本低廉，工艺条件易于实现，得到的荧光墨水具有特异的多模发光，可应用于防伪与加密领域，并且调控发光只需要改变溶剂，简便可重复。
Description
技术领域
本发明属于功能材料领域，特别涉及一种溶剂敏感的多模荧光碳量子点墨水及其制备方法和应用。
背景技术
碳量子点作为一种纳米荧光材料，除了与传统的半导体量子点有相似的光学特性，还具有良好的生物相容性和低毒性，在成像、传感、光电器件等领域具有广大的应用前景。随着研究的不断深入，碳量子点的量子产率和发射光谱都得到了长足的发展，然而大部分碳量子点目前还是以液体光致荧光的单一发光模式为主。
目前，已经报道的碳量子点合成方法根据原料和途径可分为以下两种，一种是化学试剂自下而上合成，另一种是生物质自上而下制备。生物质合成主要采取热解处理，化学试剂合成有：以葡萄糖和果糖等糖类衍生物文献为原料，通过水热法制备碳量子点[Microwave synthesis of fluorescent carbon nanoparticles withelectrochemiluminescence properties，Hui Zhu,Xiaolei Wang,Yali Li,ZhongjunWang,Fan Yang，Xiurong Yang，Chem.Commun.，2009，51]，以甘油为原料，通过微波法制备碳量子点[Microwave assisted one-step green synthesis of cell-permeablemulticolor photoluminescent carbon dots without surface passivation reagents，Xiaohui Wang，Konggang Qu，Bailu Xu，Jinsong Ren，Xiaogang Qu，J.Mater.Chem.，2011，21，244]等，这些方法虽然能够经济绿色地制备出碳量子点，但碳量子点的荧光都集中在蓝绿光区域，并且发光模式单一，限制碳量子点荧光的应用领域。
发明内容
为了克服现有技术中存在的碳量子点制备工艺复杂、发射谱窄、发光模式单一的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种溶剂敏感的多模荧光碳量子点墨水；该方法以有机酸与胺为原料，通过一步溶剂热法直接合成碳量子点溶液。
本发明的另一目的在于提供一种上述制备方法制备得到的溶剂敏感的多模荧光碳量子点墨水。
本发明的再一目的在于提供一种上述溶剂敏感的多模荧光碳量子点墨水的应用。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种溶剂敏感的多模荧光碳量子点墨水的制备方法，包括以下步骤：
(1)将有机酸与胺分散在溶剂中，超声分散，得到溶液；
(2)将步骤(1)所得溶液转移至反应釜中，密封；然后在140-240℃烘箱中保持3-48h，自然冷却至室温，离心后收集上清液，得到溶剂敏感的多模荧光碳量子点墨水。
步骤(1)中所述的有机酸为柠檬酸、油酸、三聚氰酸、双硫代水杨酸或抗坏血酸；所述胺为三聚氰胺、乙二胺、多巴胺或苯胺；所述溶剂为甲苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯或丙酮。
步骤(2)中所述的反应釜为聚四氟乙烯内衬反应釜。
步骤(2)中所述离心的转速为3000-50000rpm。
一种根据上述的制备方法制备得到的溶剂敏感的多模荧光碳量子点墨水。
上述的溶剂敏感的多模荧光碳量子点墨水在防伪与加密领域中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
(1)本发明采用一步溶剂热法制备碳量子点溶液，经济快捷，操作简便，可直接作为墨水应用于书写或印刷。
(2)本发明采用离心对所得方法进一步优化提纯，有效的去除了大颗粒杂质，且处理简便。制备的碳量子点对不同溶剂具有相应的响应性，在水中是发红色荧光的浑浊液体，在有机溶剂中呈蓝色荧光的澄清溶液。
附图说明
图1为实施例1制备的多模荧光碳量子点墨水在日光和紫外光照射下的图片。
图2为实施例1制备的多模荧光碳量子点墨水加水后在日光和紫外光照射下的图片。
图3为实施例1制备的多模荧光碳量子点墨水作为墨水应用于防伪和加密的示例。
图4为实施例1制备的多模荧光碳量子点墨水的荧光激发发射二维图像。
图5为实施例1制备的多模荧光碳量子点墨水加水后的荧光激发发射二维图像。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
将0.201g三聚氰胺与0.539g双硫代水杨酸分散在50mL乙酸中，超声5min，将混合液转移至反应釜中，升温至180℃反应10h，自然冷却至室温，15000rpm离心除去大颗粒的杂质，收集上清得到多模荧光碳量子点墨水。
图1为实施例1制备的多模荧光碳量子点墨水在日光和紫外光照射下的图片，由图中可以看出，本实施例中所获得的多模荧光碳量子点墨水为澄清透明的红色溶液，在365nm紫外灯照射下发蓝色荧光。图2为实施例1制备的多模荧光碳量子点墨水加水后在日光和紫外光照射下的图片，由图中可以看出，加水后溶液变浑浊，在365nm紫外灯照射下发红色荧光。图3为实施例1制备的多模荧光碳量子点墨水作为墨水应用于防伪和加密的示例，由图中可以看出，碳量子点墨水书写在滤纸上之后，通过不同溶剂处理和用不同波长的紫外光照射，实现了双重的防伪或加密。图4为实施例1制备的多模荧光碳量子点墨水的荧光激发发射二维图像，由图中可以看出，碳量子点荧光发射中心大约在370nm激发，460nm发射。图5为实施例1制备的多模荧光碳量子点墨水加水后的荧光激发发射二维图像，由图中可以看出，加水后，碳量子点荧光发射中心大约在550nm激发，620nm发射。
实施例2：
将0.201g乙二胺与0.539g抗坏血酸分散在50mL丙酮中，超声5min，将混合液转移至反应釜中，升温至200℃反应10h，自然冷却至室温，15000rpm离心除去大颗粒的杂质，收集上清得到多模荧光碳量子点墨水。
实施例3：
将0.201g多巴胺与0.539g油酸分散在50mL乙酸乙酯中，超声5min，将混合液转移至反应釜中，升温至220℃反应16h，自然冷却至室温，15000rpm离心除去大颗粒的杂质，收集上清得到多模荧光碳量子点墨水。
实施例4：
将0.201g三苄胺与0.539g柠檬酸分散在50mL丙酮中，超声5min，将混合液转移至反应釜中，升温至240℃反应16h，自然冷却至室温，15000rpm离心除去大颗粒的杂质，收集上清得到多模荧光碳量子点墨水。
实施例5：
将0.201g油胺与0.539g苯甲酸分散在50mL乙醇中，超声5min，将混合液转移至反应釜中，升温至210℃反应16h，自然冷却至室温，15000rpm离心除去大颗粒的杂质，收集上清得到多模荧光碳量子点墨水。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种溶剂敏感的多模荧光碳量子点墨水的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将有机酸与胺分散在溶剂中，超声分散，得到溶液；
所述的有机酸为油酸、三聚氰酸、双硫代水杨酸或抗坏血酸；所述胺为三聚氰胺、多巴胺或苯胺；所述溶剂为甲苯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯或丙酮；
(2)将步骤(1)所得溶液转移至反应釜中，密封；然后在140-240℃烘箱中保持3-48h，自然冷却至室温，离心后收集上清液，得到溶剂敏感的多模荧光碳量子点墨水。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的反应釜为聚四氟乙烯内衬反应釜。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述离心的转速为3000-50000rpm。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述的制备方法制备得到的溶剂敏感的多模荧光碳量子点墨水。
5.根据权利要求4所述的溶剂敏感的多模荧光碳量子点墨水在防伪与加密领域中的应用。
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