[发明专利]基于碳量子点的多色荧光透明木材的制备方法及透明木材

说明书

本发明提供了本发明中对木材进行常规干燥处理，将干燥后的木材浸泡在纯水、次氯酸钠和冰醋酸的混合液中，并经过脱水等后续步骤制得脱木素薄木。使用溶剂热法将木质素与不同含氮化合物脱水碳化反应制得具有不同荧光性能的碳量子点溶液，然后将脱木素薄木真空浸渍在碳量子点溶液中，使碳量子点均匀分布在木材细胞腔内表面，再将脱木质素薄木浸渍在光固化树脂中已填充其细胞腔，经紫外固化后制得基于碳量子的多色荧光透明木材。本发明以碱木质素为碳源，制备出绿色与橙红色发光的碳量子点，并将它们按照不同比例混合以拓展出多色碳量子点浸渍液。

技术领域

本发明属于新型木材技术开发及改性领域，特别是涉及基于碳量子点的多色荧光透明木材的制备方法及透明木材。

背景技术

森林资源是可再生能源，木材作为一种广泛存在的天然材料，被大量应用于各领域。木材内部纤维素框架的分层多孔结构和化学功能赋予其更广泛的可修饰性。借助这种特殊结构研究人员期望通过对木材进行改性处理来拓宽其功能和应用领域。

透明木材是一种给基于木材改性而来的新型材料，能基本保留木材的力学性能，并具有较高的透光率。透明木材是通过将折射率与样品细胞壁成分相匹配的透明聚合物注入到脱木素木材中填充其细胞腔及导管等制备而成。

量子点作为一种新型发光材料，因为其独特的生物相容（无毒）性和光学性能（发射可调和光稳定性）而备受关注。目前的研究表明，碳量子点已经被用于各领域包括生物成像，生物传感器，金属离子检测，光电子学等。木质素是自然界最丰富的芳香生物基大分子，是制备碳量子点的理想材料之一。但目前基于碳量子所做出的荧光透明木材荧光单一，不能变色，并不能应用在所有行业中，限制了其用途。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供基于碳量子点的多色荧光透明木材的制备方法及透明木材，该方法使用碱木质素为碳源，制备出绿色与橙红色发光的碳量子点溶液，并将它们按照不同比例混合以拓展出多种荧光发射，实现多种荧光木材的开发，在光转换器与智能橱窗等方面应用前景广阔。

本发明提供基于碳量子点的多色荧光透明木材的制备方法，包括以下步骤：

（1）：选取薄木样品，在80-90℃条件下干燥12h至绝干状态，备用；

（2）：将次氯酸钠与蒸馏水混合并搅拌均匀，使用冰醋酸将混合溶液的pH调节为4.6，制得脱木素水溶液，将步骤（1）干燥后的薄木样品浸泡在脱木素水溶液中，在85℃水浴加热4-8h进行脱木素处理，至薄木样品呈白色状态；

（3）：将步骤（2）中经过脱木素处理的薄木样品取出，用去离子水冲洗并保存在无水乙醇中进行脱水处理，制得脱木素薄木模板；

（4）：称取碱木质素和对苯二胺加入硫酸溶液中混合均匀，置于衬有聚四氟乙烯的反应釜中，并在烘箱中180℃加热8h，将反应釜中的混合溶液取出置于离心机中进行固液分离处理，将离心所得的上清液透析处理，得到的透析液冷冻干燥处理得到粉末，并重新溶解于无水乙醇中，制得具有绿色荧光的碳量子点浸渍液A；

称取碱木质素、对苯二胺和对苯二甲酸加入无水乙醇中混合均匀，置于衬有聚四氟乙烯的反应釜中，并在烘箱中200℃加热10h，将反应釜中的混合溶液取出置于离心机中进行固液分离处理，将离心所得的上清液透析处理，得到的透析液冷冻干燥处理得到粉末，并重新溶解于无水乙醇中，制得具有橙红色荧光的碳量子点浸渍液B；

将碳量子点浸渍液A和碳量子点浸渍液B按设定比例混合，制备多色碳量子点浸渍液C，

（5）：将步骤（3）制得的脱木素薄木浸渍于制备的步骤（4）中制备的碳量子点浸渍液A、碳量子点浸渍液B和碳量子点浸渍液C中，并置于真空干燥釜中浸渍40 min；