一种MOF荧光墨水及其在离子鉴别中的应用制造技术

本发明专利技术提供了一种MOF荧光墨水，将MOF荧光纳米材料、混合溶剂、表面活性剂按照质量比（0.2

【技术实现步骤摘要】
一种MOF荧光墨水及其在离子鉴别中的应用


[0001]本专利技术属于荧光纳米材料的应用
，特别是涉及一种MOF荧光墨水及其在离子鉴别中的应用。

技术介绍

[0002]近年来，假冒伪造产品对社会经济产生了许多负面影响，并对整个国家构成严重的安全威胁，因而防伪产品成为了急需解决的难题。荧光油墨是现代防伪印刷中应用比较广泛的油墨之一，适用于有价证券、证件和高级烟、酒、药品、化妆品等商品包装印刷。目前，已经有许多材料被用于荧光墨水，例如有机染料、纳米材料、量子点等。这些材料各有优势，但由于其本身的高毒性，都会对人们的身体健康产生不良影响。因此人们对低毒性墨水领域投入了更多的关注度。
[0003]金属骨架结构有机化合物（MOF）是由金属离子位点和有机配体通过强共价键构建而成，具有诸多优异的理化性能，如结构多样性、超高孔隙率和易于表面修饰。其中，镧系金属MOF还展现出优异的荧光发光特性、低毒性和对不同溶液、离子的高敏感特性，因而有望成为一种有效的离子识别和光学防伪的应用方式。同时，Ln
‑
MOF材料在应用的过程中仍需要解决其器件加工质量差、效率低、成本高的问题。喷墨打印是一种成熟且应用广泛的快速增材制造技术，在加工流程、工艺要求、产品合格率和成本等方面均有更加明显的优势。
[0004]因此，本专利技术拟开发一种纳米级、低毒性、高荧光发光强度的MOF材料，并配制出一款良好水溶性或醇溶性MOF荧光墨水，以实现喷墨打印图案和离子识别等应用目标。

技术实现思路

[0005]基于背景技术存在的技术问题，本专利技术的目的是提供一种MOF荧光墨水，其粘度和表面张力符合压电式喷墨打印需求，同时具有良好的荧光活性和低毒性，可使用压电式喷墨打印的方式在玻璃、FTO、ITO等透明基底表面打印出MOF荧光图案，并可采用红外烧结或低温干燥的方式将混合溶剂去除，以获得离子鉴别部件。该在紫外光照射下会呈现明亮荧光现象，且对不同离子或小分子具有高光敏感性，可用于I
‑
离子或葡萄糖小分子的快速鉴别。具体技术方案如下：一种MOF荧光墨水，将MOF荧光纳米材料、混合溶剂、表面活性剂按照质量比为（0.2
‑
0.4）：1：（0.01
‑
0.1）配制，并球磨1
‑
3 h制备而成，所述MOF荧光墨水的粘度为7
‑
12 cp，表面张力为30
‑
40 mN
·
m
‑1，符合压电式喷墨打印的要求。
[0006]所述的MOF荧光纳米材料为稀土金属骨架结构有机颗粒，其制备过程包括以下步骤：（1）将稀土金属盐、苯甲酸衍生物加入到N,N
‑
二甲基甲酰胺混合溶液A中超声溶解，获得稀土金属前驱体液B，稀土金属盐和苯甲酸衍生物的质量比为1：（0.2
‑
0.6），稀土金属盐和N,N
‑
二甲基甲酰胺混合溶液A的固液比为1：（0.5
‑
1.5）；（2）稀土金属前驱体液B在100
‑
130 ℃的条件下反应6
‑
12 h，获得稀土金属骨架结
构有机荧光材料混合溶液C；（3）将稀土金属骨架结构有机荧光材料混合溶液C冷冻干燥后，获得小尺寸稀土金属骨架结构有机荧光材料粉末D。
[0007]所述的稀土金属盐包括含有稀土元素的卤化盐、硝酸盐、碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐中的至少一种。所述稀土为铕、钆、铽、镝、钐、铥元素中的至少一种。
[0008]所述的苯甲酸衍生物包括均苯三甲酸、连苯三甲酸、均苯三乙酸、连苯三乙酸、四苯甲酸、4
‑
苯基苯甲酸、4
‑
(氨甲基)苯甲酸和吡嗪
‑
2,3,5,6
‑
四甲酸中的一种或几种。
[0009]所述的N,N
‑
二甲基甲酰胺混合溶液A由N,N
‑
二甲基甲酰胺、醇溶剂、去离子水按照体积比1：（0.2
‑
0.5）：（0.1
‑
0.3）混合而成。所述的醇溶剂由无水乙醇、丙三醇、乙二醇、1,2己二醇、正己醇中的至少一种组成。
[0010]所述的MOF荧光纳米材料的颗粒尺寸为5
‑
20 nm，并具有良好的水溶性和醇溶性。MOF荧光纳米材料的纳米尺寸特性，使其在水性或醇类溶剂中具有高溶解性。
[0011]所述的混合溶剂由1,2己二醇、二乙二醇单甲醚、丙二醇甲醚、DMF、去离子水、乙二醇中的至少四种组成。
[0012]所述的表面活性剂包括脂肪醇聚醚、硫代硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、羧甲基纤维素中的一种或几种。
[0013]所述的一种荧光墨水在离子鉴别中的应用，使用压电式喷墨打印的方式在玻璃、FTO、ITO等透明基底表面打印出MOF荧光图案后，采用红外烧结或低温干燥的方式可将混合溶剂去除，制备获得离子鉴别部件。红外干燥功率为100
‑
500 W，干燥时间为10
‑
30 min。低温干燥温度为60
‑
120℃，干燥时间为5
‑
90 min。
[0014]所述的离子鉴别中的应用，将Ca
2+
、Fe
3+
、F
‑
、SO
42
‑
、CO
32
‑
、PO
43
‑
离子或柠檬酸小分子溶液滴加在离子鉴别部件的MOF荧光材料区域，可通过测量其荧光强度识别出相应离子或柠檬酸小分子。MOF材料具有高荧光发光强度，且其荧光发光特性对不同离子或小分子的反应效应不同，因而可用于离子或小分子的识别和鉴定。
[0015]本专利技术的有益效果是：MOF墨水具有良好的荧光特性、水溶性和醇溶性，其墨水的粘度和表面张力符合压电式喷墨打印的基本要求。通过压电式喷墨打印，可在玻璃、FTO、ITO等透明基底表面印制MOF墨水，并通过低温干燥或红外烧结固化，获得具有荧光特性的MOF图案化部件。该MOF荧光图案部件在紫外光照射下会呈现明亮荧光现象，且其荧光发光特性对不同离子或小分子的反应效应不同，可用于Ca
2+
、Fe
3+
、F
‑
、SO
42
‑
、CO
32
‑
、PO
43
‑
离子或柠檬酸小分子的快速鉴别。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例1中使用的纳米级Eu
‑
MOF荧光材料的SEM图；图2为本专利技术实施例1中使用的纳米级Eu
‑
MOF荧光材料在不同Ca
2+
、Fe
3+
、F
‑
、SO
42
‑
、CO
32
‑
、PO
43
‑
离子或柠檬酸小分子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MOF荧光墨水，其特征在于，将MOF荧光纳米材料、混合溶剂、表面活性剂按照质量比为（0.2
‑
0.4）：1：（0.01
‑
0.1）配制，并球磨1
‑
3 h制备而成；所述MOF荧光墨水的粘度为7
‑
12 cp，表面张力为30
‑
40 mN
·
m
‑1。2.根据权利要求1所述MOF荧光墨水，其特征在于，所述的MOF荧光纳米材料为稀土金属骨架结构有机颗粒，其制备过程包括以下步骤：（1）将稀土金属盐、苯甲酸衍生物加入到N,N
‑
二甲基甲酰胺混合溶液A中超声溶解，获得稀土金属前驱体液B，稀土金属盐和苯甲酸衍生物的质量比为1：（0.2
‑
0.6），稀土金属盐和N,N
‑
二甲基甲酰胺混合溶液A的固液比为1：（0.5
‑
1.5）；（2）稀土金属前驱体液B在100
‑
130 ℃的条件下反应6
‑
12 h，获得稀土金属骨架结构有机荧光材料混合溶液C；（3）将稀土金属骨架结构有机荧光材料混合溶液C冷冻干燥后，获得小尺寸稀土金属骨架结构有机荧光材料粉末D。3.根据权利要求1所述MOF荧光墨水，其特征在于，步骤（1）中所述的稀土金属盐包括含有稀土元素的卤化盐、硝酸盐、碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐中的至少一种；所述稀土为铕、钆、铽、镝、钐、铥元素中的至少一种。4.根据权利要求1所述MOF荧光墨水，其特征在于，步骤（1）中所述的苯甲酸衍生物包括均苯三甲酸、连苯三甲酸、均苯三乙酸、连苯三乙酸、四苯甲酸、4
‑
苯基苯甲酸、4
‑
(氨甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ五一IntClC零九D一一五零，
申请(专利权)人：山西聚微天成科技有限公司，
类型：发明
国别省市：