光致发光型防伪油墨

假冒商品的涌入,对消费者和商家造成严重危害,为保护消费者与商家的合法权益,将防伪油墨应用于产品包装。本文综述了光致发光油墨的研究和应用现状,介绍了半导体量子点、有机聚合物荧光材料、稀土配合物和碳量子点几类荧光材料的防伪应用。其中,重点讲述了碳量子点的合成方法,简单防伪应用和多重防伪应用。     

碳量子点的制备与性能及其应用研究进展

碳量子点(CQDs)是一种零维荧光碳纳米材料,其尺寸一般低于10nm。由于其独特的荧光性质、光学稳定性、发射光谱可调性、低毒性和良好的生物相容性等优势,从而在化学与生物传感、光催化和防伪等领域起到了重要作用。综述了CQDs材料的合成方法、结构性质和在生物成像、化学传感、光催化和防伪领域的研究进展,并且对CQDs材料的发展进行了展望。     

雪莲果皮衍生多模式碳量子点的制备及其防伪应用

以生物质废弃物雪莲果皮为碳源,乙二胺为氮源,采用一步水热法制备蓝色荧光氮掺杂碳量子点(N-CQDs),并探索其在防伪中的应用。实验结果表明：N-CQDs为球形形貌,平均粒径约为1.88 nm;N-CQDs具有类石墨烯结构,表面富含氨基、羧基等官能团;N-CQDs的荧光对Fe³⁺及pH值具有响应性。以PAA为基质,将N-CQDs制备成丝网油墨,印制的图案在自然光下隐形,在紫外光下显示出蓝色荧光图案,移除紫外光后,呈现绿色磷光图案。此外,在图案上喷涂Fe³⁺溶液或碱液,其荧光被明显淬灭。基于响应性荧光碳量子点的防伪图案可实现静态、动态两种模式的信息存储,信息安全性与防伪等级更高。     

BiOCl/CQDs复合催化剂的制备及光催化性能研究

以葡萄糖为碳源,水热法合成水溶性碳量子点(CQDs),通过超声辅助水解法将其与氯氧化铋(BiOCl)复合,制备BiOCl/CQDs复合光催化剂。采用傅里叶红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜和荧光分光光度计对BiOCl/CQDs的结构与性能进行了表征。并以罗丹明B为降解底物,考察不同碳点含量的复合光催化剂的光催化性能。结果表明,和纯相氯氧化铋相比,复合光催化剂的降解率有所提高。碳点浓度为1.5mg/mL,降解时间为40min时,罗丹明B的降解率可达到93%。     

碳点/TiO2的制备及对亚甲基蓝的光催化性能

碱性条件下以葡萄糖为碳量子碳源,水热法制备碳量子点,碳点与TiO_2通过冷凝回流制备TiO_2复合材料(CQDs/TiO_2),通过分子荧光、扫描电镜等手段对碳点溶液和材料进行表征,并研究CQDs/TiO_2在紫外灯、白炽灯下不同时间、pH下对亚甲基蓝的吸附降解性能及循环性能。结果表明:通过分子荧光成功制备了碳点溶液;CQDs/TiO_2虽然在扫描电镜和X射线衍射中的形貌和结构与纯TiO_2并无明显差异,但其在红外谱图(1090和2354cm-1)和热重(400～600℃)与纯TiO_2相比均有差异,在一定程度上证明了碳点成分的存在;固体紫外漫反射结果显示在200～800nm波长下CQDs/TiO_2材料对光的吸收都强于TiO_2;CQDs/TiO_2在同种光源下对亚甲基蓝溶液的降解率都比纯TiO_2的高,且白炽灯效果要优于紫外灯;材料对亚甲基蓝的降解率都随pH的增加而提高;CQDs/TiO_2在白炽灯下的循环性能较好。     

具有荧光检测功能的太阳能蒸发器的制备与性能研究

基于碳量子点材料制备了一种新型太阳能驱动界面水蒸发系统，将碳量子点的荧光效应与光热效应集成到一个系统中。利用单宁酸(TA)和氨基硅烷化试剂(APTES)对脱木素木材表面进行修饰，使其表面呈现层级排列的球纳米颗粒，增加表面粗糙度，提高界面亲水性。然后，用聚乙烯醇(PVA)为分散剂分散碳量子点，并旋涂于脱木质素木材的上表面，PVA可以有效地阻止碳量子点发生非辐射能量转移导致的荧光猝灭。此外，通过单因素优化实验优化APTES的生长时间和浓度，获得该体系最佳的水蒸发速率和荧光强度。在1个太阳光辐照下，水蒸发速率最高达到了2.5kg/(m²·h),并且具有优异的荧光传感性能。     

樟子松基碳量子点的制备工艺优化

目的 将樟子松木材包装废弃物转化为荧光碳量子点,为实现废弃樟子松木材包装的高值化综合利用探索一条新途径。方法 以60目樟子松木材包装废弃物为碳量子点前驱体,分别以硫酸和乙二胺为硫和氮掺杂剂,在温度为200 ℃、时间为10 h的水热条件下合成樟子松基碳量子点。采用紫外可见光分光光度计、荧光分光光度计、透射电子显微镜、傅里叶红外光谱仪和X射线光电子能谱仪等表征手段,研究原材料配比对所制备樟子松基碳量子点物理结构、化学结构和光学性质的影响,并以碳量子点的荧光量子产率为评价指标,优化樟子松基碳量子点的制备工艺。结果 所得硫氮掺杂碳量子点呈规则球形,其平均粒径及粒径分布分别为4.30 nm和2.01~6.63 nm;当原材料配比为m(樟子松木粉)∶m(硫酸)∶m(乙二胺)=1∶1∶1时,合成的掺杂碳量子点的荧光最强、荧光量子产率最高。当樟子松木粉、去离子水、硫酸和乙二胺的质量比为1.250∶50∶1.250∶1.250时,掺杂碳量子点的荧光量子产率比未掺杂碳量子点的高约80倍。结论 将樟子松木材包装废弃物转化为荧光碳量子点,是实现废弃樟子松木材包装的高值化综合利用的新途径。     

绿萝制备蓝色荧光碳量子点及对Fe3+的检测

以绿萝为原料,通过水热法合成了蓝色荧光碳量子点(CQDs),考察了原料质量浓度、水热温度、CQDs浓度对CQDs荧光强度的影响,确定了最佳工艺条件：原料质量浓度3.3g/L、反应温度260℃、反应时间4h,此条件下制备的CQDs荧光强度最高。同时研究了盐离子浓度、紫外灯光照射时间、溶液pH对CQDs荧光强度的影响,结果表明CQDs有较好的盐稳定性和光稳定性,对pH有一定的依赖性,酸性条件下CQDs荧光强度相对较高。傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱分析表明CQDs表面含有羟基、羧基等官能团,在水中有良好的溶解性。Fe³⁺对CQDs的荧光有明显的猝灭作用,其他金属离子对其干扰性小,基于荧光强度与Fe³⁺浓度之间的线性关系,CQDs能快速地检测水溶液中Fe³⁺浓度,最低检测限为0.77μmol/L。     

碳量子点的合成、性质及其应用

碳量子点(CQDs,C-dots or CDs)是一种新型的碳纳米材料,尺寸在10nm以下,具有良好的水溶性、化学惰性、低毒性、易于功能化和抗光漂白性、光稳定性等优异性能,是碳纳米家族中的一颗闪亮的明星。自从2006年[1]报道了碳量子点(CQDs)明亮多彩的发光现象后,世界各地的研究小组开始对CQDs进行了深入的研究。最近几年的研究报道了各种方法制备的CQDs在生物医学、光催化、光电子、传感等领域中都有重要的应用价值。这篇综述主要总结了关于CQDs的最近的发展,介绍了CQDs的合成方法、表面修饰、掺杂、发光机理、光电性质以及在生物医学、光催化、光电子、传感等领域的应用。     

柠檬酸碳点荧光油墨的制备及其荧光性能

目的 以柠檬酸碳点为荧光色料,制备水性碳点荧光油墨,为其进一步应用于防伪包装和荧光生物传感器提供参考.方法 首先以柠檬酸为碳源,采用高温热解法制备碳点,然后以所制备的碳点作为荧光色料,以乙醇溶液为连接料,以羧甲基纤维素钠为粘合剂和稳定剂,以聚乙烯吡咯烷酮溶液为表面活性剂,制备水性碳点荧光油墨.结果 高倍透射电镜扫描显示,所得碳点结构规整,具有球形形貌;粒径分布范围为1.2～1.8 nm,且在水溶液中无明显聚集,分布均匀.另外,所制备的碳点在365 nm紫外光激发下发出蓝色光,且其荧光发射光谱表现出明显的激发波长依赖性.基于上述碳点的水性荧光油墨在可见光下呈棕黄色,对普通打印纸表现出良好的润湿性.结论 制备出的荧光油墨具有荧光性能,其荧光发射波长不随激发波长的变化而变化,且油墨对普通打印纸具有良好的润湿性能.该研究结果对生物质碳点荧光油墨在生物传感器和防伪包装等方面的应用具有一定的参考价值.     

三色碳点荧光防伪油墨的制备与性能研究

目的 通过优化碳点合成方法和油墨配方,制备一种具有优良防伪效果和印刷适性的环保丝网印刷油墨。方法 以邻苯二胺为碳源,水或乙醇为溶剂,采用溶剂(水)热法制备红色和黄色碳点。以柠檬酸钠和碳酸氢铵为碳源和氮源制备蓝色碳点,并对三色碳点的结构组成和光学性质进行表征和分析。以三色碳点作为荧光颜料,选择乙醇或水作为溶剂,水性环氧树脂或聚丙烯酸树脂作为连接料,通过实验获得最佳配比,制备三色荧光防伪油墨。结果 三色碳点均具有较为均匀的尺寸,在365 nm紫外光激发下分别发射725 nm的红色荧光、450 nm的蓝色荧光和570 nm的黄色荧光,且rCDs、bCDs和yCDs的荧光量子产率分别为56.63%、64.37%和78.26%。通过对pH、细度、黏度等性能测试,该荧光防伪油墨各项印刷适性指标良好。结论 通过优化碳点合成方法可控调节荧光发射光谱,制备出具有较宽的紫外吸收带、较窄的发射光谱带、荧光量子产率高的三色碳点。以此碳点作为荧光颜料可以制备出印刷适性良好的水性油墨,满足荧光防伪印刷的要求。     

Green-emissive carbon quantum dots with high fluorescence quantum yield: Preparation and cell imaging

High fluorescence quantum yield (QY), excellent fluorescence stability, and low toxicity are essential for a good cellular imaging fluorescent probe. Green-emissive carbon quantum dots (CQDs) with many advantages, such as unique fluorescence properties, anti-photobleaching, low toxicity, fine biocompatibility and high penetration depth in tissues, have been considered as a potential candidate in cell imaging fluorescent probes. Herein, N, S-codoped green-emissive CQDs (QY= 64.03%) were synthesized by the one-step hydrothermal method, with m-phenylenediamine as the carbon and nitrogen source, and L-cysteine as the nitrogen and sulfur dopant, under the optimum condition of 200 °C reaction for 2 h. Their luminescence was found to originate from the surface state. In light of the satisfactory photobleaching resistance and the low cytotoxicity, CQDs were used as a cell imaging probe for HeLa cell imaging. The results clearly indicate that cells can be labeled with CQDs, which can not only enter the cytoplasm, but also enter the nucleus through the nuclear pore, showing their broad application prospect in the field of cell imaging.     

荧光碳量子点的制备与进展

近年来,碳量子点作为一种新型的纳米材料,具有低细胞毒性、强荧光性、良好的生物相容性以及制备方法简单等特点,在生物传感、药物传递、细胞成像以及分析检测等领域具有潜在的应用价值,而受到人们的广泛关注。在此综述了碳量子点的制备方法、性质以及应用等,并对其发展前景进行了展望。     

Synthesis of fluorescent carbon quantum dots from aqua mesophase pitch and their photocatalytic degradation activity of organic dyes

A synthesis strategy of fluorescent carbon quantum dots (CQDs) with high quantum yield (QY) using aqua mesophase pitch (AMP) as the carbon source has been developed via the hydrothermal method in this study. The hydrothermal temperature and soaking time have important effects on the morphology and QY of CQDs. As-prepared CQDs at 120 °C holding for 24 h (CQDs-120-24) have the uniform size of about 2.8 nm, and the QY can reach 27.6%. The obtained CQDs are successfully modified with ammonia and thionyl chloride, respectively, and they exhibit an excellent photocatalytic performance on degrading rhodamine B (Rh B), methyl blue (MB) and indigo carmine (IC). Importantly, the degradation percentage of N-CQDs on Rh B under natural light for 4 h reaches 97% with the degradation rate constant of 0.02463 min⁻¹ and it can maintain 93% after repetitively used 5 times. The results indicate that these as-prepared CQDs have the potential application in degrading organic dyes.     

Controllable Formation of Luminescent Carbon Quantum Dots Mediated by the Fano Resonances Formed in Oligomers of Gold Nanoparticles

Rapid and controllable formation of fluorescent carbon quantum dots (CQDs) is highly desirable in the fields of nanophotonics and biophotonics. Here, a novel strategy for creating CQDs, which emit white light efficiently under the excitation of either laser light or a mercury lamp, is proposed and demonstrated. The luminescent CQDs are generated by irradiating a poly(vinyl alcohol) (PVA) film doped with dense gold nanoparticles (AuNPs) with femtosecond laser pulses. The creation of CQDs from PVA is a two‐step dehydration process mediated by AuNPs which act not only as heat sources but also as catalytic agents. The formation of C?C, C? C, and C? O bonds is confirmed by infrared Fourier transformation spectroscopy and X‐ray photoelectron spectroscopy. It is revealed both numerically and experimentally that a spatially localized temperature distribution at the deep subwavelength scale can be achieved in oligomers of AuNPs by resonantly exciting the Fano resonances formed in the oligomers of AuNPs, enabling the generation of CQDs with small diameters. As one of the potential applications, it is demonstrated that optical display and optical data storage with ultralow energy can be realized by selectively introducing luminescent CQDs in the AuNP/PVA film.     

碳量子点-二氧化钛复合光催化剂的研究进展

随着社会的快速发展,环境污染与能源短缺问题日益突出。光催化技术可以利用太阳能降解水体或大气中的污染物,也可用于催化制氢等,是解决环境污染与能源短缺问题最有效的手段之一。二氧化钛(TiO_2)具有光催化活性高、化学性质稳定、价廉、无毒等优点,是当前应用最为广泛的光催化剂。然而,TiO_2的带隙过宽且光生电子与空穴易再结合,因而在光催化领域的应用受到限制。在过去的10多年中,研究者们发展出了一系列方法尝试提高TiO_2的光催化活性,包括量子点敏化、有机染料敏化、TiO_2晶型与形貌的调节、表面贵金属沉积、过渡金属离子掺杂与非金属离子掺杂等。量子点敏化是将TiO_2与量子点复合,从而调节TiO_2的能带宽度,拓宽对光的响应范围。不过,敏化所用的量子点大多含有有毒重金属离子,严重威胁环境与人体健康,这促使许多学者致力于找寻更安全无毒的荧光纳米材料。碳量子点(CDs或CQDs)是一种新型的荧光碳纳米材料,由sp~2/sp~3杂化碳原子组成,表面具有各种官能团。与传统的量子点相比,CDs拥有原料来源广泛、理化性能稳定、无毒、生物相容性好、易于功能化修饰、抗光漂白等优点。此外,CDs还具有光诱导电子转移能力、光敏性以及荧光上转换效应等特性,在光电化学与光催化领域具有良好的应用潜力。将CDs与TiO_2复合制成CDs-TiO_2光催化剂,一方面材料毒性低,克服了传统量子点毒性高的缺点;另一方面能有效抑制光生电子与空穴的再结合,增强对紫外光的吸收并且拓展对可见光甚至近红外光的吸收,从而提高材料的光催化活性。当前研究主要从调控TiO_2与调控CDs两方面入手来提高CDs-TiO_2光催化剂的活性,其中前者主要包括TiO_2晶型和晶面的调节、TiO_2的形貌调控与TiO_2的杂化改性;CDs的调控主要包括CDs的杂化改性、CDs粒径与负载量的调节。本文基于CDsTiO_2复合光催化剂当前的研究进展,分析了可能的光催化机理,重点阐述了针对以上几种调控手段的研究结果,最后介绍了CDsTiO_2的制备方法与当前应用现状,并对未来的发展趋势进行了展望。     

分心木碳点/聚乙烯醇复合膜的制备及其在草莓保鲜的应用

目的 制备不同浓度碳点的未掺杂分心木碳点（1-CDs）/聚乙烯醇复合膜和氮掺杂分心木碳点（2-CDs）/聚乙烯醇复合膜,以延长草莓的货架期。方法 采用流延法制备复合膜,探讨不同浓度CDs对复合膜的光致发光行为、疏水性、力学性能、紫外吸收性能和阻隔性能的影响,并比较不同薄膜对草莓的保鲜效果。结果 碳点和聚乙烯醇分子内或分子间发生了较强的相互作用,碳点的加入增强了复合膜的疏水性和紫外吸收性能,2-CDs/PVA-6复合膜在60s时的接触角为65.3°,断裂伸长率和拉伸强度分别为(220.6±6.3)%、(107.55±4.9)MPa,2-CDs/PVA-6复合膜在波长300 nm时的紫外可见光透过率接近0,该复合膜对草莓的保鲜效果最好。结论 作为包装材料,2-CDs/PVA-6复合膜表现出潜在的应用价值,能够延长草莓的货架期。     

碳量子点敏化二氧化钛复合光催化剂的制备与光催化降解苯酚

为了解决二氧化钛光催化剂存在的禁带宽度大和量子效率低的问题,利用具有优异光吸收性能和电子转移能力的碳量子点改性二氧化钛,可以大幅度提高二氧化钛的光催化性能。本文以富勒烯碳灰为原料,利用混酸回流法制备了一种发黄蓝光的碳量子点,然后采用一步水热法将碳量子点负载于二氧化钛制备了复合光催化剂。借助高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外可见光光谱(UV-vis)、荧光光谱、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)等表征手段对碳量子点和复合光催化剂进行表征,并以苯酚作为模拟废水进行光催化降解实验,结果表明,与纯二氧化钛相比,用碳量子点改性的二氧化钛对苯酚的去除率可提高60%,且其具有较好的稳定性与重复使用性,6次循环利用后仍可达到初次的97.8%。