[發明專利]一種基于纖維素的室溫磷光材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110765740.4
• 申請日: 2021-07-07
• 公開（公告）號: CN113462383A
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 秦延林;曾茂株;邱學青;霍延平;林緒亮;張文禮;林煜翔;穆英嘯;漆毅;鄭嘉怡;徐少杰;張學敏
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C09K11/06
• 分類號: C09K11/06;C08B15/06
• 代理公司: 佛山市君創知識產權代理事務所(普通合伙) 44675
• 代理人: 杜鵬飛

本發明屬于生物質熒光納米材料領域，公開了一種基于纖維素的室溫磷光材料及其制備方法和應用。該方法包括步驟：將纖維素溶于水后調節pH，加入帶氨基的芳環衍生物，在攪拌和兩種催化劑的作用下反應24h纖維素與其通過酰胺化反應復合；反應結束后，加入過量四氫呋喃將其沉淀出來，所得固體置入真空干燥箱中干燥，除去聚合物內部結晶水，得到產物。該方法高效簡單，反應條件溫和，首次實現了纖維素以酰胺化反應合成室溫磷光材料，且余輝時長達到肉眼可見水平。所制備的材料具有良好的成膜性與可塑性，能制備成薄膜材料與3D磷光體，在信息加密、防偽、光電器件領域中具有廣闊的應用前景，為生物質在有機光電領域高值化利用提供新的思路。

技術領域

本發明屬于生物質熒光納米材料領域，特別涉及一種基于纖維素的室溫磷光材料及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，隨著工業社會的不斷向前發展，不可再生化石資源的大量開發利用，其所引起的資源危機、環境污染和能源問題嚴重制約了人類社會的可持續發展。高效開發天然可再生的綠色生物質資源，應用于性能優異、成本低、綠色高效的新能源材料成為了研究熱點。生物質資源主要來源于農林廢棄物與城市垃圾，其年產量達到1700億噸，而化石能源每年的燃燒量只有約250億噸，單論消耗值僅有生物質能的1/7。如果能將如此大量的木質纖維資源高效利用，那么將會給能源經濟帶來極大的推進作用，促進新型能源經濟的發展。

有機室溫磷光材料因能在室溫下能產生持久的磷光特性，在很多領域具有廣闊的應用前景，如化學傳感、生物成像、防偽加密等。傳統有機室溫磷光材料如有機金屬磷光材料一般是以結晶固化、主客體相互作用等方式使材料具有超長室溫磷光的現象，但這些方法普遍存在著材料成膜性差、成本高、制造與使用條件苛刻等問題，這大大限制了這類材料的應用。近些年來，有機室溫磷光聚合物成為研究熱門，聚合物因其成膜能力與透明性可調控的特性，使得這類材料在光學器件的設計制造領域具有巨大潛力。

然而，有機室溫磷光聚合物一般以聚丙烯酰胺等作為聚合物骨架，成本高且生物相容性差，因此尋求一種成本低、生物相容性好的聚合物骨架十分必要。生物質作為一種天然高分子長鏈，成本低廉，其內部具有大量羰基單元與復雜交聯空間，在有機室溫磷光聚合物領域具有獨特優勢。

目前以纖維素作為主體制備長效磷光材料主要是以纖維素自身嵌合高活性磷光體，如碳點、金屬離子等，相互促進非輻射弛豫過程，磷光壽命在100ms之間，但尚未達到肉眼可見水平；而通過簡單的酰胺化反應，能實現纖維素基磷光材料的磷光壽命達肉眼可見水平，具有一定的領先性。

發明內容

為了實現生物質在有機光電材料領域的應用，克服目前有機室溫磷光材料存在的成膜性差、成本高等問題，以及有機室溫磷光材料應用面窄、效能不高等痛點，本發明的首要目的在于提供一種基于纖維素的室溫磷光材料。

本發明的另一目的在于提供一種上述基于纖維素的室溫磷光材料的制備方法。該方法是利用纖維素所具備的半剛性高聚鏈，以大量酰胺鍵鍵合帶芳環的有機配體，從而實現分子間氫鍵的相互作用與Π-Π鍵的堆疊，最終實現材料具備長余輝性質；作為生物質的纖維素成本低廉，合成工藝操作條件溫和、接枝效率高、塑性強等特點，具有極大的應用價值，市場前景可觀。

本發明的再一目的在于提供一種上述基于纖維素的室溫磷光材料的應用。

本發明的目的通過下述技術方案實現：

一種基于纖維素的室溫磷光材料，所述基于纖維素的室溫磷光材料具有如下結構：

其中n為500～2000之間的自然數；R為H、含氨基的芳環衍生物中的一種；所述含氨基的芳環衍生物為苯胺衍生物、萘衍生物、聯苯衍生物、菲衍生物、蒽衍生物及芘衍生物的一種。