[发明专利]多模式发光碳点及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种多模式发光碳点及其制备方法和应用。所述多模式发光碳点的制备方法，包括以下步骤：将蚕丝蛋白、强碱和水以质量比为1：(0.1～10)：(10～500)的比例混合形成混合溶液；将所述混合溶液置于微波反应器内进行微波反应，微波功率为100W～1000W，反应时间为0.5min～10min；以及将所述微波反应后的产物进行提纯和干燥。

技术领域

本发明涉及技术领域，特别是涉及一种多模式发光碳点及其制备方法和应用。

背景技术

荧光加密和防伪是目前最广泛应用的信息加密和防伪技术，因其操作简单、成本低廉、加密性强，而被广泛应用于文件加密、票据防伪、钱币防伪、电子产品防伪等领域。但随着技术发展，传统单一模式的荧光信息加密和防伪容易被仿造和破解，已不能满足需求。作为低维碳材料的碳点具有可调发光性能、良好的稳定性、低毒性、良好的生物相容性，被广泛应用于发光二极管、信息加密、防伪、生物成像、传感、光催化和光电转换等领域。特别是，在室温下可以发射磷光的一类碳点，具有独特的长寿命的发光性能，在信息加密、防伪领域有广泛的应用前景。

但是现有技术的碳点在发展和应用方面存在两个重大挑战：一是，传统的碳点在聚集态时会发生聚集诱导猝灭现象，从而限制了其在高浓度或固态时的应用。目前维持碳点聚集态发光的主要办法是阻止碳点的直接接触。例如，将碳点分散在聚合物、无机晶体或多孔材料中，但碳点在基质中的浓度依然受限。二是，现有技术中的碳点仅有单一的一种发光模式，其在信息加密、防伪领域的应用受限。传统的碳点通常为分散态荧光发光。一些研究将碳点分散到基质中制成磷光发光材料。虽然磷光防伪相较于荧光防伪更有优势，可即便是磷光发射碳点材料，也可以被轻易仿造，从而降低了信息加密和防伪的安全性。

发明内容

基于此，有必要提供一种多模式发光碳点及其制备方法和应用，能够进一步提高信息加密和防伪的安全性。

本发明的一个方面，提供一种多模式发光碳点的制备方法，包括以下步骤：

将蚕丝蛋白、强碱和水以质量比为1：(0.1～10)：(10～500)的比例混合形成混合溶液；

将所述混合溶液置于微波反应器内进行微波反应，微波功率为100W～1000W，反应时间为0.5min～10min；以及

将所述微波反应后的产物进行提纯和干燥。

在其中一个实施例中，所述强碱为氢氧化钾和/或氢氧化钠。

在其中一个实施例中，所述提纯方法为离心提纯，包括将所述产物加水稀释成分散液，将所述分散液离心，离心转速为6000r/min～12000r/min，离心时间为5min～30min；或者，所述提纯方法为透析提纯，包括将所述产物加水稀释成分散液，将所述分散液置于去离子水中透析，透析袋的截留分子量为200Da～3500Da，透析时间为24h～72h。

在其中一个实施例中，所述提纯步骤还包括向所述分散液中加酸中和碱的步骤。

在其中一个实施例中，所述干燥步骤为冷冻干燥，所述冷冻干燥的压强为15Pa～30Pa，温度为-50℃～-30℃，冻干时间为12h～48h。

本发明的还一个方面，提供一种由所述的多模式发光碳点的制备方法制备得到的多模式发光碳点，包括石墨化的碳内核和位于所述碳内核表面的含杂原子官能团的碳链，所述杂原子官能团包括羟基、氨基、氰基、羧基和酰胺基中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述碳点含有C元素、N元素和O元素，C元素的质量百分含量为50％～65％，N元素的质量百分含量为2％～10％，O元素的质量百分含量为25％～45％。

在其中一个实施例中，所述碳点的平均粒径为2nm～6nm。

本发明的还一个方面，提供所述的多模式发光碳点在信息加密、安全防伪或湿度检测中的应用。