[發明專利]一種油溶性氮摻雜石墨烯量子點及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710736513.2
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107722973B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 奚鳳娜;盧莉麗;趙茹健;趙曉茜
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: C09K11/65
• 分類號: C09K11/65;C09D11/50;B82Y20/00;B82Y40/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發明公開了一種油溶性氮摻雜石墨烯量子點及其制備方法和在熒光防偽材料中的應用，屬于精細化工領域。所述油溶性氮摻雜石墨烯量子點的制備方法，包括：以1,3,6?三硝基芘為碳源，二乙胺或三乙胺為溶劑，經溶劑熱反應制得所述的油溶性氮摻雜石墨烯量子點。本發明以1,3,6?三硝基芘作為碳源，二乙胺或三乙胺作為摻雜氮源以及反應溶劑，制得的氮摻雜石墨烯量子點不溶于水，溶于一系列有機溶劑。本發明方法合成的量子點具有清晰的晶格結構，熒光光譜表征具有激發波長不依賴性。本發明將油溶性氮摻雜石墨烯量子點加入分散劑及保濕劑后，制得熒光墨水可用于書寫或噴墨打印，所得材料在365nm紫外光照射下，可以發出強烈的藍色熒光。

技術領域

本發明涉及精細化工領域，具體涉及一種油溶性氮摻雜石墨烯量子點及其制備方法和在熒光防偽材料中的應用。

背景技術

熒光防偽是當前廣受關注的熱門研究領域。熒光防偽標簽又稱紫外線光防偽，它是運用特殊的熒光油墨，將固定文字、圖案、號碼或者流流動性號碼印制在防偽標簽的內，光憑手感接觸或者是肉眼去看是沒有辦法找到這些圖畫以及流水碼、還有文字的，必須使用紫外光才能夠看得到。

根據國際商會數據統計，仿冒商品在全球的年交易額達到了6500億美元，因此，開發穩定的熒光防偽技術具有巨大的理論研究意義及實際應用價值，其核心是開發高亮、穩定的熒光打印墨水。

熒光納米材料是熒光防偽材料重要的組成之一。現有的熒光材料及其制備方法中，稀土類熒光材料和有機熒光材料較多。如專利文獻CN 104073255 A公開了一種硅酸鋯鹽藍色熒光粉，采用高溫固相法或化學合成法，制備得到一種硅酸鋯鹽藍色熒光粉，它的化學通式為A_2-2xEu_2xZrSi₂O₇，式中，x是Eu²⁺摻雜A⁺位的摩爾摻雜量，0.001＜x≤0.25；A為堿金屬離子Na⁺、K⁺、Rb⁺、Cs⁺中的一種；該硅酸鋯鹽藍色熒光粉在200～450納米的紫外光激發下，發射出中心波長在430納米附近的藍色熒光，其發光亮度高，性能穩定，適合于制備熒光燈或作為高壓汞燈用熒光粉，也可作為光致顯色熒光防偽材料。但是這種熒光粉存在制備工藝復雜，對制備條件要求高等問題。

石墨烯量子點(graphene quantum dots,GQDs)是一種新型的熒光碳納米材料。它是尺寸小于100nm且厚度小于10層的石墨烯薄層。與傳統熒光材料相比，GQDs具有良好的生物相容性和優異的發光穩定性能和帶隙可調等優勢。

如專利文獻CN 106752380 A公開了一種基于石墨烯量子點的水性紫外熒光防偽油墨，將石墨烯量子點、水、醇、水性樹脂和表面活性劑混合超聲，即得水性紫外熒光防偽油墨，該水性紫外熒光防偽油墨在自然條件下為橙黃色，而在紫外光照射下，能發出較強的藍色熒光，防偽效果明顯。

然而，現有技術中合成的石墨烯量子點大多為親水性石墨烯量子點，導致其難以溶于有機溶劑中，應用到熒光打印時存在不易干的問題。

發明內容

針對現有技術不足，本發明提供了一種油溶性氮摻雜石墨烯量子點，并拓寬其在熒光書寫及熒光打印中的應用，實現墨水快干的效果。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種油溶性氮摻雜石墨烯量子點的制備方法，包括：以1,3,6-三硝基芘為碳源，二乙胺或三乙胺為溶劑，經溶劑熱反應制得所述的油溶性氮摻雜石墨烯量子點。

本發明采用的碳源化合物1,3,6-三硝基芘具有類似石墨烯的母核結構，硝基具有強的親電性，可以與富電子的原子或基團發生加成反應。1,3,6-三硝基芘與具有強堿性的含氮有機溶劑二乙胺或三乙胺進行溶劑熱反應，其中二乙胺或三乙胺作為反應溶劑的同時作為摻雜氮源，通過簡單的一步反應即可制備得到氮摻雜石墨烯量子點。