一种基于明胶的动态光刺激性响应磷光材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种基于明胶的动态长余辉磷光材料及其制备方法和应用，所述磷光材料包括明胶和碳点。本发明专利技术所述的磷光材料光活化效率高且准确，可应用于临时光学图版中，可用于先进的防伪和信息保护领域。先进的防伪和信息保护领域。先进的防伪和信息保护领域。

A dynamic light stimulus responsive phosphorescent material based on gelatin and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种基于明胶的动态光刺激性响应磷光材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及磷光材料
，具体地说是涉及一种基于明胶的动态长余辉磷光材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]动态光刺激性响应磷光材料在暴露于刺激后表现出可切换的光学性能，具有显著的记忆效果，这一点与传统材料只能即时响应不同。动态光刺激性响应磷光材料开辟了多层次防伪和动态模式化等新的应用领域。然而，尽管对动态光刺激性响应智能材料的需求很大，但其合理的设计和制造仍然是一个艰巨的挑战。为了实现有效的动态磷光现象，应主要考虑两个先决条件：一是通过促进系统窜越 (ISC)过程，获得有效的自旋轨道耦合，有效地填充三重态激子，这通常可以通过引入过渡金属、卤素、氘化碳和芳香羰基化合物来获得；另一种方法是稳定激发态三态物种以抑制非辐射跃迁。非辐射跃迁通常可以通过结晶或将发光体嵌入适当的基体中，并通过形成氢键来限制它们的振动和旋转来获得。如今的技术制得的动态光刺激性响应磷光材料仍存在成本高、毒性强、制备工艺复杂、发射寿命短等缺点，因此，开发制备简便、快速、寿命长、 经济有效、低毒的新型动态室温磷光材料迫在眉睫。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于明胶的动态长余辉磷光材料及其制备方法和应用。
[0004]本专利技术的目的通过如下技术方案得以实现：一种磷光材料，包括明胶和碳点。
[0005]根据本专利技术的实施方案，碳点占所述磷光材料的质量百分比为0.05
‑r/>10%，例如0.1
‑
5%，又例如0.2
‑
2%。所述明胶占所述磷光材料的质量百分比为70
‑
99%，例如80
‑
98％，又例如85
‑
94%。
[0006]根据本专利技术的实施方案，所述碳点为包括氨基和羟基的碳点，例如在碳点的表面具有氨基或羟基。合成所述含有氨基和羟基的碳点的原料可以为：柠檬酸和尿素、柠檬酸和乙二胺、葡萄糖和尿素、1,2,4
‑
三氨基苯和尿素、或者柠檬酸胺等。在本专利技术的一个实施方式中，所述碳点可以通过以下方法制备：将柠檬酸和尿素溶于水中，在150
‑
300℃（如200
‑
250℃）下加热一段时间（如6
‑
10h）；得到碳点。
[0007]根据本专利技术的实施方案，所述磷光材料还含有结合水。所述结合水占所述磷光材料的质量百分比例如为5
‑
20%，又例如10
‑
15%。
[0008]根据本专利技术的实施方案，所述磷光材料可为薄膜状材料。本专利技术还提供一种上述磷光材料的制备方法，其包括如下步骤：将明胶、碳点和水混合，搅拌，再将所得到的混合液烘干，得到所述磷光材料。
[0009]所述明胶与碳点的质量比为10
‑
300:1，例如100
‑
250:1。所述搅拌的时间例如为10
‑
60min。所述烘干的温度例如为60
‑
150℃。
[0010]根据本专利技术，所述制备方法例如包括如下步骤：1）将明胶溶于水中，得到明胶水溶液；2）将碳点分散水中，然后将其与步骤1）得到的明胶水溶液混合，得到混合液；3）将所述混合溶液在80
‑
110℃条件下烘干，得到磷光材料。
[0011]所述明胶水溶液的浓度为0.1
‑
0.3g/mL。
[0012]本专利技术所述磷光材料具有动态长余辉的特性，可以用于防伪和信息加密材料领域。
[0013]本专利技术还提供一种上述磷光材料在临时光学图版、或者防伪、或者信息存储、加密或保护中的应用。
[0014]本专利技术的有益效果如下：本专利技术提供了一种基于碳点和明胶的可逆转动态光刺激性响应磷光复合材料。首次在制作动态光刺激性响应磷光材料中引入了明胶这一有机物，明胶的加入使得制备过程大大简化，可大量制备。而且由于明胶本身是一种胶原蛋白的水解产物，广泛存在于动物的皮组织、结缔组织中，成本较低，原料易得。此外其独特的蛋白质结构决定了它优良的生物性能和物理性能，如良好的生物相容性，因此本专利技术所述材料的毒性较低。
[0015]本专利技术制备的碳点/明胶磷光材料中动态光刺激性响应的光活化效率高且准确，支持了其在临时光学图版中的应用，可用于先进的防伪和信息保护领域。本专利技术为快速制备无金属、适合规模化生产的动态光刺激性响应磷光智能材料提供了新的方法。
附图说明
[0016]图1是实施例2制备的碳点/明胶复合膜的制备及其动态光刺激性响应演示。
[0017]图2是本专利技术实现动态刺激响应磷光现象的原理图。
[0018]图3是实施例1制备的碳点的荧光发射光谱。
[0019]图4是实施例2制备的碳点/明胶复合膜的磷光发射光谱。
[0020]图5是实施例2制备的碳点/明胶复合膜的寿命。
[0021]图6是实施例3
‑
5制备的碳点/明胶复合膜的光刺激性响应结果。
[0022]图7是实施例6
‑
8碳点/明胶复合膜在不同温度下的光刺激性响应结果。
[0023]图8是实施例2制备的碳点/明胶复合膜和对比例1制备的碳点/聚乙烯醇复合膜的光刺激性响应对比图。
[0024]图9是用掩膜和光刻技术制作动态光刺激性响应图案的过程示意图。
[0025]图10是将掩膜制作的图案经过在空气中放置一段时间擦除后，在同一膜上先后用不同的掩模制作图案。
具体实施方式
[0026]下面结合实施例对本专利技术做进一步的阐述，在下述实施例中未详细描述的过程和方法是本领域公知的常规方法，实施例中所用原料或试剂除另有说明外均为市售品，可通过商业渠道购得。
[0027]实施例1将2g无水柠檬酸和1g尿素溶于50mL超纯水中，搅拌溶解成透明溶液。然后，将溶液转移到聚四氟乙烯内衬的高压釜(100 mL)中，在230℃下加热8h。反应结束后得到的深棕色溶液，该溶液在紫外光(365nm)照射下发出淡蓝色荧光。然后将深棕色溶液在高速(10000 rad/min)下离心20min，以去除大的或凝聚的颗粒。最后通过冷冻干燥得到碳点（CDs）。将碳点溶于去离子水中制备浓度为4mg/ml的含碳点的水溶液。
[0028]实施例2将2 g 明胶在70℃条件下搅拌溶解于10mL去离子水中。然后将1mL实施例1中制备的含有碳点的水溶液快速加入明胶水溶液中。溶液进一步搅拌30min，以确保均匀分散。随后将混合均匀的溶液倒入培养皿中，在100℃烘干2h，得到棕黄色薄膜，即碳点/明胶复合膜。
[0029]实施例3
‑
5制备方法同实施例2，区别仅在于加入实施例1中制备的含有碳点的水溶液的体积不同，分别为1.4mL、1.8mL、2mL。得到具有不同碳点含量的碳点/明胶复合膜。
[0030]实施例6
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷光材料，包括明胶和碳点。2.根据权利要求1所述的磷光材料，其中，所述碳点占所述磷光材料的质量百分比为0.05
‑
10%，例如0.1
‑
5%，又例如0.2
‑
2%；所述明胶占所述磷光材料的质量百分比为70
‑
99%，例如80
‑
98％，又例如85
‑
94%。3.根据权利要求1所述的磷光材料，其中，所述碳点为包括氨基和羟基的碳点，例如在碳点的表面具有氨基或羟基。4.根据权利要求3所述的磷光材料，其中，制备含有氨基和羟基的碳点的原料为：柠檬酸和尿素、柠檬酸和乙二胺、葡萄糖和尿素、1,2,4
‑
三氨基苯和尿素、或者柠檬酸胺。5.根据权利要求3所述的磷光材料，其中，所述碳点通过以下方法制备：将柠檬酸和尿素溶于水中，在150
‑
300℃（如200
‑
250℃）下加热一段时间，得到碳点。6.根据权利要求1所述的磷光材料，其中，所述磷光材料还含有结合水，所述结合水占所述磷光材料的质量百分比...

【专利技术属性】
技术研发人员：李若晨，孙国明，
申请(专利权)人：河北大学，
类型：发明
国别省市：