本申请涉及碳点制备和应用,具体涉及一种以l-赖氨酸为原料制备碳点的方法及荧光油墨应用。
背景技术:
1、荧光油墨是日常票券印刷中常用的油墨之一,其主要成分是荧光颜料。荧光颜料是一种功能性发光颜料,当被外来光(如紫外光)照射时,能够吸收能量并激发出可见光,形成不同颜色的荧光现象。荧光颜料与高分子树脂、溶剂和助剂融合后,经过研磨可制成荧光油墨。这些油墨在特定光下可见,因其可转换和隐藏的特性,常用于彩色打印机和特殊印刷行业。
2、一般来说,荧光油墨的主要组成部分包括荧光颗粒、载体、添加剂。荧光颗粒是荧光油墨中最关键成分,荧光颗粒吸收紫外线或其他特定波长的不可见光,并将其转化为可见光。荧光颗粒包括有机染料和无机染料。常见的有机染料荧光颗粒有罗丹明、荧光增白剂等;常见的无机染料荧光颗粒有稀土元素化合物,如钇铝石榴石颗粒。
3、碳点是一种低毒性、高发光性、光稳定性好的纳米材料,不含重金属,具有高水溶性、化学惰性和抗光漂白性。碳点的合成方法主要有“自上而下”和“自下而上”两种,前者通过物理方法将大尺寸碳基纳米材料切割成更小尺寸,后者则通过化学反应制备碳点。碳点的优点使得碳点在荧光油墨中有着重要的潜在应用。例如,碳点具有较高的化学稳定性和光稳定性,这使得碳点在长时间暴露于光照或化学环境中时能够保持稳定的光学性能,不易退化。研究者也报道了碳点在荧光油墨中的应用实例:如文献《多色发光可调碳点的合成及其在防伪中的应用》采用水热法制备了蓝色、绿色和橙色三种荧光碳点。在荧光油墨的应用中,将三种碳点墨水书写字母“carbon”,在日光下几乎看不见,在365nm紫外光下却能绽放出多彩荧光;文献《月桂叶高性能碳点的合成及其在防伪油墨中的应用》采用溶剂热方法制备出荧光碳点,将乙醇与碳点溶液按1:1比例混合稀释后,成功研制出具备独特荧光性质的碳点油墨。文献《蛹虫草碳点的绿色合成及其多领域应用》采用溶剂热法,选取冬虫夏草作为碳源,乙二胺作为氮源,以乙醇为溶剂,成功合成出碳点。将该碳点书写“g-dots”字样后,可见该字迹在日光下呈现隐匿状态,而在紫外线灯的照射下则清晰显现。在这些研究中,由于碳点荧光量子产率较低,发光效率不足,且发光覆盖区域宽泛,荧光油墨的显色性仍有待进一步提升。因此,探索不同的原料、不同的制备方法,制备显色性好的碳点具有重要的意义。
技术实现思路
1、为解决以上问题,本发明一方面提供了一种以l-赖氨酸为原料制备碳点的方法,包括以下步骤:
2、步骤1、将l-赖氨酸倒入坩埚中;
3、步骤2、将坩埚放入烘箱内,加热反应;
4、步骤3、关闭烘箱,自然冷却至室温,取出坩埚;
5、步骤4、向坩埚内加入蒸馏水,在加入过程中不断搅拌,充分溶解坩埚内物质;
6、步骤5、静置后取上清液,对上清液离心分离;
7、步骤6、取上层清液,过滤;
8、步骤7、使用透析袋对过滤后的样品进行透析,在透析袋中获得碳点。
9、l-赖氨酸的化学式为c6h14n2o2,是一种具有特定分子结构的化学物质。它是一种非极性氨基酸,其侧链包含两个氨基(-nh2)基团。在生物体内,l-赖氨酸以特定的构型存在,并展现出重要的生理活性。此外,l-赖氨酸通常以白色至淡黄色的晶体粉末形态出现。由l-赖氨酸制备的碳点材料,因其低毒性、低成本、优异的生物相容性和高效的检测能力,适合在本发明中作为原料制备碳点。
10、更进一步地,在步骤1中,所述坩埚为干燥的陶瓷坩埚。
11、更进一步地,在步骤2中,烘箱温度逐渐升高至250℃,反应时间为20min。
12、更进一步地,在步骤5中,离心分离的转速为11000转/分钟,离心分离的时间为15min。
13、更进一步地,在步骤6中,过滤的次数为3次。
14、更进一步地,在步骤7中,透析袋为3500da,透析时间为24小时。
15、另一方面,本发明提供了一种以l-赖氨酸为原料制备的碳点的荧光油墨应用,即所述碳点用于制备荧光油墨。
16、更进一步地,制备荧光油墨的步骤包括:
17、步骤1、称取碳点,置于乙醇溶液中;
18、步骤2、超声乙醇溶液后,获得荧光油墨溶液;
19、步骤3、将荧光油墨溶液缓慢水浴升温。
20、更进一步地,在步骤3中,水浴升温至50℃。
21、更进一步地,荧光油墨用于防伪书写或防伪图案制作。
22、本发明的有益效果:
23、(1)本发明采用的原料l-赖氨酸毒性低、成本低、生物相容性好,本发明制备碳点的费用低,对生物样品的检测危害小,安全可靠。
24、(2)本发明采用的热解法属于“自下而上”的方法,操作简单且产物的荧光量子产率高,粒径分布均匀。
25、(3)本发明的碳点用于荧光油墨时,荧光油墨的显色性好。
26、综合以上有益效果,本发明在碳点制备与应用技术领域具有良好的应用前景。
1.一种以l-赖氨酸为原料制备碳点的方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.如权利要求1所述的以l-赖氨酸为原料制备碳点的方法,其特征在于:在步骤1中,所述坩埚为干燥的陶瓷坩埚。
3.如权利要求1所述的以l-赖氨酸为原料制备碳点的方法,其特征在于:在步骤2中,烘箱温度逐渐升高至250℃,反应时间为20min。
4.如权利要求1所述的以l-赖氨酸为原料制备碳点的方法,其特征在于:在步骤5中,离心分离的转速为11000转/分钟,离心分离的时间为15min。
5.如权利要求4所述的以l-赖氨酸为原料制备碳点的方法,其特征在于:在步骤6中,过滤的次数为3次。
6.如权利要求1所述的以l-赖氨酸为原料制备碳点的方法,其特征在于:在步骤7中,透析袋为3500da,透析时间为24小时。
7.一种以l-赖氨酸为原料制备的碳点的荧光油墨应用,其特征在于:所述碳点用于制备荧光油墨。
8.如权利要求7所述的以l-赖氨酸为原料制备的碳点的荧光油墨应用,其特征在于:制备荧光油墨的步骤包括:
9.如权利要求8所述的l-赖氨酸为原料制备的碳点的荧光油墨应用,其特征在于:在步骤3中,水浴升温至50℃。
10.如权利要求9所述的以l-赖氨酸为原料制备的碳点的荧光油墨应用,其特征在于:所述荧光油墨用于防伪书写或防伪图案制作。
