[發(fā)明專利]具有長(zhǎng)余輝發(fā)光的納米顆粒-碳點(diǎn)@二氧化硅復(fù)合納米顆粒及長(zhǎng)余輝材料和制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110893211.2
• 申請(qǐng)日: 2021-08-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113480995B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉小網(wǎng);陳雪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C09K11/02
• 分類號(hào): C09K11/02;C09K11/65;B82Y20/00;B82Y30/00;B82Y40/00;C08F283/06;C08F220/20;C08F2/44;C08K9/10;C08K3/04;B33Y70/10
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發(fā)明涉及一種具有長(zhǎng)余輝發(fā)光的納米顆粒?碳點(diǎn)@二氧化硅復(fù)合納米顆粒及用于3D打印的長(zhǎng)余輝材料和制備方法，以微波輔助加熱法所制得的碳點(diǎn)材料通過(guò)水熱方法包封進(jìn)入介孔二氧化硅納米顆粒中，封裝后所得的新型碳點(diǎn)@二氧化硅復(fù)合納米顆粒具有1.35s的室溫長(zhǎng)余輝性質(zhì)，本發(fā)明碳點(diǎn)@二氧化硅復(fù)合納米顆粒可進(jìn)行大規(guī)模的制備，具備被工業(yè)化生產(chǎn)的條件，并且在大規(guī)模生產(chǎn)后所得復(fù)合納米顆粒仍擁有1.26s的長(zhǎng)余輝壽命和肉眼可見(jiàn)10s左右的發(fā)光.將其摻雜入光敏樹(shù)脂中進(jìn)行3D打印，3D打印材料具有成本低廉、環(huán)境穩(wěn)定，綠色環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，加工方法簡(jiǎn)便易操作，并可穩(wěn)定大規(guī)模制備，具有廣闊的實(shí)際應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于3D打印材料，涉及一種具有長(zhǎng)余輝發(fā)光的納米顆粒-碳點(diǎn)@二氧化硅復(fù)合納米顆粒及用于3D打印的長(zhǎng)余輝材料和制備方法。

背景技術(shù)

3D打印也被稱為增材制造技術(shù)(AM)，是將在電腦上構(gòu)建出的三維數(shù)學(xué)模型通過(guò)特定的技術(shù)加工成實(shí)體模型，能夠最大限度的滿足個(gè)性化的需求。已在零件制造，器官打印等領(lǐng)域目前主要的3D打印技術(shù)有:噴墨直接成型、選擇性激光燒結(jié)、熔融沉積、以及立體光固化技術(shù)。其中光固化立體成形技術(shù)(Stereo LithographyApparatus，SLA)是利用紫外激光逐層掃描液態(tài)的光敏聚合物(如丙稀酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等)，是一種通過(guò)實(shí)現(xiàn)液態(tài)材料的固化，逐漸堆積成形的技術(shù)。這種技術(shù)可以制作結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件，零件精度以及材料的利用率高。缺點(diǎn)是能用于成形的材料種類少，工藝成本高。

長(zhǎng)余輝發(fā)光材料指激發(fā)撤掉后仍以光子的形式釋放能量的材料，被廣泛應(yīng)用于建筑裝飾，消防照明，光催化，生物成像，防偽印刷等眾多領(lǐng)域。碳點(diǎn)是一類平均粒徑小于10nm的主要由C、H、O、N元素組成的熒光碳納米材料。作為長(zhǎng)余輝材料中的一種，碳點(diǎn)具有合成過(guò)程簡(jiǎn)單，余輝特性可調(diào)，低毒性，光穩(wěn)定性，和光響應(yīng)性等特點(diǎn)，是當(dāng)前的發(fā)光納米材料研究的熱點(diǎn)之一。然而本征態(tài)碳點(diǎn)材料卻很少能夠在環(huán)境中穩(wěn)定存在，常常需要與基質(zhì)進(jìn)行組合以保證其正常發(fā)光。因而尋找合適的保護(hù)基質(zhì)與便捷的加工手段對(duì)于具備長(zhǎng)余輝發(fā)光的碳點(diǎn)材料走向?qū)嶋H應(yīng)用具有重要意義。

若將長(zhǎng)余輝材料與3D打印材料的進(jìn)行創(chuàng)新結(jié)合，長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的引入可以拓展3D打印技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。常規(guī)發(fā)光材料利用3D打印技術(shù)可以提高材料的精密度，并可提高加工速度。二者相得益彰，具有巨大的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問(wèn)題

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種具有長(zhǎng)余輝發(fā)光的納米顆粒-碳點(diǎn)@二氧化硅復(fù)合納米顆粒及用于3D打印的長(zhǎng)余輝材料和制備方法。

本發(fā)明的目的之一是提供了一種具有長(zhǎng)余輝發(fā)光的穩(wěn)點(diǎn)碳點(diǎn)二氧化硅(CDs@SiO₂)復(fù)合納米顆粒。

本發(fā)明的目的之二是提供一種合成復(fù)合納米材料的簡(jiǎn)便便捷的加工方法。

本發(fā)明的目的之三是提供一種具有長(zhǎng)余輝發(fā)光特性的3D打印光敏樹(shù)脂。

本發(fā)明的目的之四是構(gòu)建具有長(zhǎng)余輝發(fā)光的3D打印復(fù)雜結(jié)構(gòu)。

技術(shù)方案

一種具有長(zhǎng)余輝發(fā)光的納米顆粒-碳點(diǎn)@二氧化硅復(fù)合納米顆粒，其特征在于包括碳點(diǎn)與介孔二氧化硅；以介孔二氧化硅對(duì)碳點(diǎn)進(jìn)行封裝，形成介孔二氧化硅包覆碳點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，固體狀態(tài)和水溶液中均具有穩(wěn)定的長(zhǎng)余輝發(fā)光特性；余輝時(shí)間達(dá)到1.35s，最佳激發(fā)波長(zhǎng)在350nm，余輝最大發(fā)射波長(zhǎng)在520nm。

一種制備所述具有長(zhǎng)余輝發(fā)光的納米顆粒-碳點(diǎn)@二氧化硅復(fù)合納米顆粒的方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：以微波法所制得的碳點(diǎn)顆粒與去離子水為分散介質(zhì)制備成0.25mg mL^-1的混懸液，加入直徑在70-80nm的介孔二氧化硅納米顆粒4.48g后進(jìn)行超聲分散；

步驟2：將混合溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，密封后，于100-180℃下加熱2h；