CN110408388A - 柠檬铵为主体合成不同颜色荧光碳量子点的方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及荧光染料，尤其涉及柠檬铵为主体合成不同颜色荧光碳量子点的方法及应用。本发明通过一步法进行合成，合成方法简单快捷，成本低，效率高，便于工业化大规模生产。本发明以柠檬酸铵为主体，分别添加不同的试剂，经过不同的方法，分别合成蓝色、绿色、红色三种颜色的荧光材料。本发明通过红、绿、蓝三种荧光材料进行复配，获得了各种颜色的荧光染料，本方法潜在应用价值巨大。此外本发明还涉及碳点溶液在钱币防伪、纺织物印染及纸张多色成像方面的应用，应用广泛，可应用于多种产品。

Description

柠檬铵为主体合成不同颜色荧光碳量子点的方法及应用
技术领域
本发明涉及荧光染料，尤其涉及柠檬铵为主体合成不同颜色荧光碳量子点的方法及应用。
背景技术
荧光染料本身是一种染料，可以应用于纺织、印染等行业。由于其具有荧光特性，因此可以应用于防伪、装饰、模型构建等领域。纳米级别的荧光染料，染料颗粒很小，容易进入到所染对象组织中，同时具有分散性好、色彩均匀等优点，因此具有广阔的应用前景。
碳量子点是荧光纳米材料中的一种，其合成方法简单，目前已广泛应用于药物分析、纺织印染等领域。目前文献所报道的碳量子点多数都是合成一种颜色或者虽然是几种颜色，但需要后期分离。
201710944879.9公开了“一种碳量子点多色荧光探针及制备方法和用途”，其原料使用柠檬酸和BPEI，通过其光谱可以看到其合成的为蓝光。201811180645.2公开了“一种多色荧光碳点的调控制备方法和应用”，其使用对苯二胺制得了红色、黄色和绿色的荧光材料。上述专利仅仅是公开了蓝色或红色、黄色和绿色的荧光材料的制备方法，并未公开蓝、绿、红三种颜色的荧光材料，更为公开多种荧光材料的制备方法，制备的染料颜色仅限特定的一种或几种。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种柠檬铵为主体合成不同颜色荧光碳量子点的方法及应用。一种原料出发，通过添加不同种物质和改变制备方法，能合成蓝、绿、红三种颜色的荧光材料。同时通过对这三种荧光材料进行颜色复配，可以得到多种颜色的荧光纳米材料溶液，从而形成多色荧光谱带。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
以柠檬酸为主体合成蓝色荧光碳量子点的方法，该方法具体包括如下步骤：
(1)以重量计，取100～200份的柠檬酸铵固体；
(2)将上述原料至于容器中，用培养皿盖盖；
(3)烧杯至于烘箱中以200～300℃的温度烘烤24～48h，即得黑色的碳量子点粉末；
(4)将黑色的碳量子点粉末加入20～50份超纯水，即得蓝色荧光碳量子点溶液，
以柠檬酸为主体合成绿色荧光碳量子点的方法，该方法具体包括如下步骤：
(1)以重量计，取2～5份柠檬酸铵至于容器中，加入10～30份尿素，加入20～50份超纯水；
(2)将容器放入微波炉中，微波400W反应5～10min；
(3)反应结束后，待容器冷却至室温，加入20～50份超纯水，即得绿色荧光碳量子点溶液，后续如需固体，可以冷冻干燥成固体。
以柠檬酸为主体合成红色荧光碳量子点的方法，该方法具体包括如下步骤：
(1)以重量计，取20～50份柠檬酸铵至于聚四氟乙烯内衬，
(2)加入罗丹明B 1～3份，加入200～300份水；
(3)至于不锈钢反应釜，180～220℃反应4～8h，带冷却至室温后，反应釜中的液体即为红色荧光碳量子点溶液。
一种多色荧光墨水的制备方法，将上述蓝色荧光碳量子点溶液、绿色荧光碳量子点溶液与红色荧光碳量子点溶液进行复配，可得不同颜色的碳量子点溶液，形成多色荧光碳量子点溶液。
多色荧光碳量子点溶液具有如下应用：
a、多色荧光碳量子点溶液在钱币防伪上的应用
使用多色荧光碳量子点溶液在钱币上进行图案绘制，可用于防伪；
b.、多色荧光碳量子点溶液在纺织上的应用
将纺织物置于多色荧光碳量子点溶液中，浸泡12～24h，将纺织物取出、晾干，即得多色荧光织物。
与现有方法相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过一步法进行合成，合成方便快捷，生产成本低，生产效率高，便于工业化大规模生产。
(2)本发明从一种原料出发能够分别合成红、绿、蓝三种颜色的荧光材料。
(3)通过红、绿、蓝三种荧光材料进行复配，获得了各种颜色的荧光染料，本方法潜在应用价值巨大。
(4)此外本发明还涉及碳点溶液在钱币防伪、纺织物印染及纸张多色成像方面的应用，应用广泛，可应用于多种产品。
附图说明
图1是本发明蓝色荧光碳量子点全谱图；
图2是本发明蓝色荧光碳量子点紫外、激发、发射光谱；
图3是本发明绿色荧光碳量子点全谱图；
图4是本发明绿色荧光碳量子点紫外、激发、发射光谱；
图5是本发明红色荧光碳量子点全谱图；
图6是本发明红色荧光碳量子点紫外、激发、发射光谱；
图7是本发明蓝色荧光碳量子点溶液、绿色荧光碳量子点溶液与红色荧光碳量子点溶液在日光灯下的状态图；
图8是本发明蓝色荧光碳量子点溶液、绿色荧光碳量子点溶液与红色荧光碳量子点溶液在紫外灯下的状态图；
图9是本发明9种颜色的多色荧光碳量子点溶液在日光灯下的状态图；
图10是本发明9种颜色的多色荧光碳量子点溶液在紫外灯下的状态图；
图11是使用本发明在纸币上绘制图案1，在日光灯下与紫外灯下的对比图；
图12是使用本发明在纸币上绘制图案2，在日光灯下与紫外灯下的对比图；
图13是使用本发明在布料上染色与未使用本发明未染色在日光灯下的对比图；
图14是使用本发明在布料上染色与未使用本发明未染色在紫外灯下的对比图；
图15是使用本发明多色荧光碳量子点溶液染色后的纸张日光灯下的状态图；
图16是使用本发明多色荧光碳量子点溶液染色后的纸张紫外灯下的状态图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明，但不用来限制本发明的范围：
实施例：
以柠檬酸为主体合成蓝色荧光碳量子点的方法，该方法具体包括如下步骤：
(1)以重量计，取100～200份的柠檬酸铵固体；
(2)将上述原料至于容器中，用培养皿盖盖；
(3)烧杯至于烘箱中以200～300℃的温度烘烤24～48h，即得黑色的碳量子点粉末；
(4)将黑色的碳量子点粉末加入20～50份超纯水，即得蓝色荧光碳量子点溶液，此粉末配成的溶液在紫外灯激发下呈蓝光。
图1是本发明蓝色荧光碳量子点全谱图；图2是本发明蓝色荧光碳量子点紫外、激发、发射光谱。
以柠檬酸为主体合成绿色荧光碳量子点的方法，该方法具体包括如下步骤：
(1)取0.2g～0.5g柠檬酸铵至于250ml三角瓶中，加入1～3g尿素，加入20ml超纯水；
(2)将容器放入微波炉中，微波400W反应5min；
(3)反应结束后，待三角瓶冷却至室温，加入20ml超纯水，，即得绿色荧光碳量子点溶液，后续如需固体，可以冷冻干燥成固体。
图3是本发明绿色荧光碳量子点全谱图；图4是本发明绿色荧光碳量子点紫外、激发、发射光谱。
以柠檬酸为主体合成红色荧光碳量子点的方法，该方法具体包括如下步骤：
(1)0.2g～0.5g柠檬酸铵至于聚四氟乙烯内衬，
(2)加入罗丹明B 0.01g，加入20ml水；
(3)至于不锈钢反应釜，180℃反应4h，带冷却至室温后，反应釜中的液体即为红色荧光碳量子点溶液。
图5是本发明红色荧光碳量子点全谱图；图6是本发明红色荧光碳量子点紫外、激发、发射光谱。
图7是本发明蓝色荧光碳量子点溶液、绿色荧光碳量子点溶液与红色荧光碳量子点溶液在日光灯下的状态图；图8是本发明蓝色荧光碳量子点溶液、绿色荧光碳量子点溶液与红色荧光碳量子点溶液在紫外灯下的状态图。
一种多色荧光墨水的制备方法，将上述蓝色荧光碳量子点溶液、绿色荧光碳量子点溶液与红色荧光碳量子点溶液进行复配，可得不同颜色的碳量子点溶液，形成多色荧光碳量子点溶液。
图9是本发明9种颜色的多色荧光碳量子点溶液在日光灯下的状态图；图10是本发明9种颜色的多色荧光碳量子点溶液在紫外灯下的状态图。
多色荧光碳量子点溶液具有如下应用：
a、多色荧光碳量子点溶液在钱币防伪上的应用
使用多色荧光碳量子点溶液在钱币上进行图案绘制，可用于防伪。
图11是使用本发明在纸币上绘制图案1，在日光灯下与紫外灯下的对比图；图12是使用本发明在纸币上绘制图案2，在日光灯下与紫外灯下的对比图。如图11、图12所示，使用本发明在纸币上绘制图案，在日光灯下图案不清楚，在紫外灯下图案清晰可见，并发出荧光。
b.、多色荧光碳量子点溶液在纺织上的应用
将纺织物置于多色荧光碳量子点溶液中，浸泡12～24h，将纺织物取出、晾干，即得多色荧光织物。
图13是使用本发明在布料上染色与未使用本发明未染色在日光灯下的对比图；图14是使用本发明在布料上染色与未使用本发明未染色在紫外灯下的对比图。图13与图14所示，使用本发明在布料上染色，在日光灯下与普通织物没有明显区别，在紫外灯下发出荧光。
图15是使用本发明多色荧光碳量子点溶液染色后的纸张日光灯下的状态图；图16是使用本发明多色荧光碳量子点溶液染色后的纸张紫外灯下的状态图。如图15、图16所示，多色荧光碳量子点溶液染色后的纸张在日光灯下与普通纸张没有明显区别，在紫外灯下发出荧光。
本发明通过一步法进行合成，合成方法简单快捷，成本低，效率高，便于工业化大规模生产。本发明以柠檬酸铵为主体，分别添加不同的试剂，经过不同的方法，分别合成蓝色、绿色、红色三种颜色的荧光材料。本发明通过红、绿、蓝三种荧光材料进行复配，获得了各种颜色的荧光染料，本方法潜在应用价值巨大。此外本发明还涉及碳点溶液在钱币防伪、纺织物印染及纸张多色成像方面的应用，应用广泛，可应用于多种产品。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.以柠檬酸为主体合成蓝色荧光碳量子点的方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：
(1)以重量计，取100～200份的柠檬酸铵固体；
(2)将上述原料至于容器中，用培养皿盖盖；
(3)烧杯至于烘箱中以200～300℃的温度烘烤24～48h，即得黑色的碳量子点粉末；
(4)将黑色的碳量子点粉末加入20～50份超纯水，即得蓝色荧光碳量子点溶液。
2.以柠檬酸为主体合成绿色荧光碳量子点的方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：
(1)以重量计，取2～5份柠檬酸铵至于容器中，加入10～30份尿素，加入20～50份超纯水；
(2)将容器放入微波炉中，微波400W反应5～10min；
(3)反应结束后，待三角瓶冷却至室温，加入20～50份超纯水，即得绿色荧光碳量子点溶液，后续如需固体，可以冷冻干燥成固体。
3.以柠檬酸为主体合成红色荧光碳量子点的方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：
(1)以重量计，取20～50份柠檬酸铵至于聚四氟乙烯内衬，
(2)加入罗丹明B1～3份，加入200～300份水；
(3)至于不锈钢反应釜，180～220℃反应4～8h，带冷却至室温后，反应釜中的液体即为红色荧光碳量子点溶液。
4.一种多色荧光墨水的制备方法，其特征在于，将上述蓝色荧光碳量子点溶液、绿色荧光碳量子点溶液与红色荧光碳量子点溶液进行复配，可得不同颜色的碳量子点溶液，形成多色荧光碳量子点溶液。
5.根据权利要求4所述的一种多色荧光墨水的制备方法，其特征在于，所述多色荧光碳量子点溶液具有如下应用：
a、多色荧光碳量子点溶液在钱币防伪上的应用
使用多色荧光碳量子点溶液在钱币上进行图案绘制，可用于防伪；
b.、多色荧光碳量子点溶液在纺织上的应用
将纺织物置于多色荧光碳量子点溶液中，浸泡12～24h，将纺织物取出、晾干，即得多色荧光织物。
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