本發(fā)明涉及熒光碳納米材料，具體是一種熒光碳量子點(diǎn)及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、碳量子點(diǎn)(cqds)是一種新型零維碳基納米材料，具有獨(dú)特的熒光性質(zhì)、低的毒性、優(yōu)異的生物相容性、良好的親水性和表面易修飾等特征，在熒光防偽打印、熒光傳感、生物醫(yī)藥、光電子器件、光電催化等領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用前景，特別是，在防偽打印中展現(xiàn)出熒光防偽、多重防偽、隱形墨水、高分辨率打印、環(huán)保、穩(wěn)定性和智能響應(yīng)等優(yōu)勢，適用于貨幣、證件、奢侈品標(biāo)簽等高安全性領(lǐng)域。
2、cqds的合成方法通常分為自上而下和自下而上的策略，自上而下法獲得的cqds量子產(chǎn)率低、水溶性差，需要改性以提高其光學(xué)性能；自下而上的方法是研究者合成cqds普遍采用的方法，其利用前驅(qū)體分子中的可聚合官能團(tuán)來創(chuàng)建更大的碳基結(jié)構(gòu)，合成cqds的前驅(qū)體材料包括碳水化合物、有機(jī)酸、生物質(zhì)、碳材料、有機(jī)小分子及氨基酸和蛋白質(zhì)。
3、然而，利用已報(bào)道的前驅(qū)體材料通過自下而上的方法合成cqds時(shí)，均需要在液相中合成，制備耗時(shí)長，獲得的cqds的熒光量子產(chǎn)率低，需要進(jìn)一步修飾，同時(shí)，需要使用大量的有機(jī)溶劑，不僅增加了制備成本，而且產(chǎn)生大量難處理的廢液，造成了潛在的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，因此，開發(fā)一種綠色、高效的熒光cqds合成方法，仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。
4、我國每年有許多來自醫(yī)療機(jī)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)室、工業(yè)及日常生活的廢棄乳膠手套和丁腈手套，這些廢手套自然降解速度緩慢，長期存在于環(huán)境中，導(dǎo)致土壤污染和水體污染，如果焚燒處理，釋放有害氣體，造成空氣污染；此外，工業(yè)用手套可能含有危害環(huán)境和人體健康的化學(xué)殘留；所以，推動(dòng)廢棄乳膠手套和丁腈手套的回收和轉(zhuǎn)化，是實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用和環(huán)境保護(hù)的重要途徑，對推動(dòng)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展具有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種熒光碳量子點(diǎn)及其制備方法與應(yīng)用，以廢棄乳膠和丁腈手套為原料合成熒光碳量子點(diǎn)，不僅具有低成本和綠色環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，而且合成的熒光碳量子點(diǎn)具有高的熒光量子產(chǎn)率，能夠用于防偽打印和信息加密。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
3、一種熒光碳量子點(diǎn)的制備方法，包括如下步驟：
4、步驟1、對廢棄乳膠或丁腈手套進(jìn)行預(yù)處理，得到干凈的碎片，取3～4g干凈的碎片放入陶瓷坩堝，將陶瓷坩堝置于管式爐，在空氣氣氛中，于255～295℃的溫度下，煅燒4～6h，冷卻后，研磨，得到黑色粉末；
5、步驟2、將30ml純水加入4～6ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85％的磷酸溶液中，得到稀釋后的磷酸溶液，將0.1～0.15g黑色粉末加入稀釋后的磷酸溶液中，攪拌均勻，然后轉(zhuǎn)移到水熱釜，將水熱釜置于245℃的烘箱中，加熱10～12h，得到黑色液體，過濾數(shù)次，得到黃棕色透明的熒光碳量子點(diǎn)水溶液；
6、步驟3、將熒光碳量子點(diǎn)水溶液冷凍干燥，得到熒光碳量子點(diǎn)粉末。
7、進(jìn)一步地，所述步驟1的預(yù)處理的過程為：先將廢棄乳膠或丁腈手套切割成小于0.5cm×0.5cm的碎片，再用清水清洗干凈，然后烘干，得到干凈的碎片。
8、進(jìn)一步地，所述步驟2的攪拌是磁力攪拌1～2h。
9、進(jìn)一步地，所述步驟2的水熱釜的容積為50ml。
10、進(jìn)一步地，所述步驟2的過濾是采用50nm的有機(jī)濾膜，過濾4次。
11、一種熒光碳量子點(diǎn)，熒光量子產(chǎn)率為41.2％。
12、一種熒光碳量子點(diǎn)的應(yīng)用，熒光碳量子點(diǎn)水溶液作為熒光油墨用于防偽打印和信息加密。
13、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果：
14、本發(fā)明以廢棄乳膠和丁腈手套為原料，結(jié)合煅燒和水熱法，合成了高熒光量子產(chǎn)率的熒光碳量子點(diǎn)(cqds)，具有如下優(yōu)點(diǎn)：1)、以廢棄乳膠或丁腈手套為原料，顯著降低了制備成本，實(shí)現(xiàn)了廢棄乳膠和丁腈的資源化利用；2)、反應(yīng)過程不需要任何有機(jī)溶劑，減少了副產(chǎn)物的生成，簡化了后處理步驟，能夠有效防止因后處理流程繁瑣造成cqds損失的問題；3)、獲得的cqds不需要額外的修飾，在水溶液狀態(tài)下，具有41.2％的高熒光量子產(chǎn)率。簡而言之，本發(fā)明合成cqds的方法具有簡單、綠色安全、熒光量子產(chǎn)率高和成本低的優(yōu)勢，為熒光cqds的大規(guī)模生產(chǎn)以及廢舊乳膠和丁腈手套乃至各種乳膠和丁腈廢棄物的回收利用提供了一種有效的策略。
15、本發(fā)明合成的cqds表面具有豐富的含氧基團(tuán)，賦予cqds良好的親水性和熒光性能，將其應(yīng)用于熒光防偽打印油墨中，打印出的不同防偽圖案均表現(xiàn)出高的熒光顯色能力，因此，本發(fā)明制備的熒光碳量子點(diǎn)可作為熒光防偽油墨，被用于防偽打印和信息加密。
1.一種熒光碳量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光碳量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，所述步驟1的預(yù)處理的過程為：先將廢棄乳膠或丁腈手套切割成小于0.5cm×0.5cm的碎片，再用清水清洗干凈，然后烘干，得到干凈的碎片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光碳量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，所述步驟2的攪拌是磁力攪拌1～2h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光碳量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，所述步驟2的水熱釜的容積為50ml。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熒光碳量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，所述步驟2的過濾是采用50nm的有機(jī)濾膜，過濾4次。
6.一種如權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述方法制備的熒光碳量子點(diǎn)，其特征在于，熒光碳量子點(diǎn)水溶液的熒光量子產(chǎn)率為41.2％。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熒光碳量子點(diǎn)的應(yīng)用，其特征在于，熒光碳量子點(diǎn)水溶液作為熒光油墨用于防偽打印和信息加密。