[發明專利]多模式發光碳點及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110317383.5
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113185972B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 張瑩瑩;李碩
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C09K11/65
• 分類號: C09K11/65;G01N21/64;C09D7/61
• 代理公司: 北京華進京聯知識產權代理有限公司 11606
• 代理人: 王勤思

本發明涉及一種多模式發光碳點及其制備方法和應用。所述多模式發光碳點的制備方法，包括以下步驟：將蠶絲蛋白、強堿和水以質量比為1：(0.1～10)：(10～500)的比例混合形成混合溶液；將所述混合溶液置于微波反應器內進行微波反應，微波功率為100W～1000W，反應時間為0.5min～10min；以及將所述微波反應后的產物進行提純和干燥。

技術領域

本發明涉及技術領域，特別是涉及一種多模式發光碳點及其制備方法和應用。

背景技術

熒光加密和防偽是目前最廣泛應用的信息加密和防偽技術，因其操作簡單、成本低廉、加密性強，而被廣泛應用于文件加密、票據防偽、錢幣防偽、電子產品防偽等領域。但隨著技術發展，傳統單一模式的熒光信息加密和防偽容易被仿造和破解，已不能滿足需求。作為低維碳材料的碳點具有可調發光性能、良好的穩定性、低毒性、良好的生物相容性，被廣泛應用于發光二極管、信息加密、防偽、生物成像、傳感、光催化和光電轉換等領域。特別是，在室溫下可以發射磷光的一類碳點，具有獨特的長壽命的發光性能，在信息加密、防偽領域有廣泛的應用前景。

但是現有技術的碳點在發展和應用方面存在兩個重大挑戰：一是，傳統的碳點在聚集態時會發生聚集誘導猝滅現象，從而限制了其在高濃度或固態時的應用。目前維持碳點聚集態發光的主要辦法是阻止碳點的直接接觸。例如，將碳點分散在聚合物、無機晶體或多孔材料中，但碳點在基質中的濃度依然受限。二是，現有技術中的碳點僅有單一的一種發光模式，其在信息加密、防偽領域的應用受限。傳統的碳點通常為分散態熒光發光。一些研究將碳點分散到基質中制成磷光發光材料。雖然磷光防偽相較于熒光防偽更有優勢，可即便是磷光發射碳點材料，也可以被輕易仿造，從而降低了信息加密和防偽的安全性。

發明內容

基于此，有必要提供一種多模式發光碳點及其制備方法和應用，能夠進一步提高信息加密和防偽的安全性。

本發明的一個方面，提供一種多模式發光碳點的制備方法，包括以下步驟：

將蠶絲蛋白、強堿和水以質量比為1：(0.1～10)：(10～500)的比例混合形成混合溶液；

將所述混合溶液置于微波反應器內進行微波反應，微波功率為100W～1000W，反應時間為0.5min～10min；以及

將所述微波反應后的產物進行提純和干燥。

在其中一個實施例中，所述強堿為氫氧化鉀和/或氫氧化鈉。

在其中一個實施例中，所述提純方法為離心提純，包括將所述產物加水稀釋成分散液，將所述分散液離心，離心轉速為6000r/min～12000r/min，離心時間為5min～30min；或者，所述提純方法為透析提純，包括將所述產物加水稀釋成分散液，將所述分散液置于去離子水中透析，透析袋的截留分子量為200Da～3500Da，透析時間為24h～72h。

在其中一個實施例中，所述提純步驟還包括向所述分散液中加酸中和堿的步驟。

在其中一個實施例中，所述干燥步驟為冷凍干燥，所述冷凍干燥的壓強為15Pa～30Pa，溫度為-50℃～-30℃，凍干時間為12h～48h。

本發明的還一個方面，提供一種由所述的多模式發光碳點的制備方法制備得到的多模式發光碳點，包括石墨化的碳內核和位于所述碳內核表面的含雜原子官能團的碳鏈，所述雜原子官能團包括羥基、氨基、氰基、羧基和酰胺基中的一種或多種。

在其中一個實施例中，所述碳點含有C元素、N元素和O元素，C元素的質量百分含量為50％～65％，N元素的質量百分含量為2％～10％，O元素的質量百分含量為25％～45％。

在其中一個實施例中，所述碳點的平均粒徑為2nm～6nm。

本發明的還一個方面，提供所述的多模式發光碳點在信息加密、安全防偽或濕度檢測中的應用。