固体荧光硫量子点的制备方法及荧光油墨和荧光马克笔技术

本发明专利技术公开了一种固体荧光硫量子点的制备方法，通过高温高压处理得到含有硫纳米粒子的液体，然后利用氧化剂刻蚀，得到固体荧光硫量子点。本发明专利技术的制备方法具有荧光量子产率高、制备周期短的优点，制得的固体荧光硫量子点光学性质稳定，在紫外灯照射下可以发出强烈的荧光，并且具有良好的水溶性，即使在高浓度时仍然没有发生荧光猝灭现象，解决了传统硫量子点聚集诱导猝灭的问题。此外，本发明专利技术还涉及利用前述硫量子点制备荧光油墨以及采用该荧光油墨制作的荧光马克笔。光油墨制作的荧光马克笔。光油墨制作的荧光马克笔。

【技术实现步骤摘要】
固体荧光硫量子点的制备方法及荧光油墨和荧光马克笔


[0001]本专利技术属于荧光纳米
，具体涉及一种可以直接得到固体荧光硫量子点的制备方法，以及利用该固体荧光硫量子点配制的荧光油墨以及制备的荧光马克笔。
技术背景
[0002]量子点是一类胶体纳米晶体。对比于其它传统有机荧光染料具有荧光量子产率高、信号亮度高、光稳定性强以及宽激发光谱和窄发射光谱易于调节等显著特点，在细胞成像、光电子学、抗生素和基因标记等方面具有广泛的应用前景。常见的量子点多由IV、II
‑
VI、IV
‑
VI或III
‑
V族金属元素组成。但是传统金属量子点由于含有重金属而使其应用受到极大限制。
[0003]我国硫资源含量丰富，但是对于硫资源的利用水平并不高，特别是炼焦工业产生的硫膏，处理不当会污染环境。为更高效的利用硫资源，一些新的应用途径得到开发，如硫量子点的开发利用。
[0004]硫量子点除了像传统金属量子点一样具有高分散性、高发光性、高化学稳定性等优异性能外，还具有低毒性、无重金属污染、生物相容性好等独特性质，因此在生物成像、荧光探针以及发光器件等方面得到了广泛应用。目前已经可以通过酸刻蚀法，碱氧化法和超声法等方法合成硫量子点，但这些方法存在荧光量子产率低、合成周期长和固体收率低等缺陷，CN 112680220 A利用碱氧化法合成了水溶性良好的硫量子点，但荧光量子产率不足10％；CN 108276985 A合成了颜色可调控的硫量子点，但是需要经过透析和冷冻干燥等步骤才能获得硫量子点。利用提高固体荧光硫量子点的水分散性能够克服现有技术中存在的这些技术问题，但是现有的固体荧光硫量子点的制备方法制备水溶性良好的硫量子点一方面产率低，另一方面提高固体荧光硫量子点的水分散性后，因聚集诱导猝灭效应会严重降低硫量子点的荧光强度，限制了该技术路线的应用。

技术实现思路

[0005]为了解决当前硫量子点领域存在的荧光易聚集诱导猝灭、荧光量子产率低、制备周期长和固体收率低等问题，本专利技术提供了一种直接得到固体荧光硫量子点的制备方法。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案。
[0007]一种固体荧光硫量子点的制备方法，包括以下步骤：
[0008]1)将硫量子点前体和分散剂按照质量比为1
‑
4：1
‑
8加入一定浓度的氨水或可溶性有机胺溶液中，制得混合液；
[0009]2)将混合液转移至高压密闭反应装置中，在反应温度60℃
‑
250℃、压力1MPa
‑
10MPa的条件下，充分反应，得到悬浊液；
[0010]3)将所述悬浊液转移出高压密闭反应装置，加入适量的刻蚀剂，待沉淀完全析出后，离心分离，得到固体荧光硫量子点。
[0011]优选地，所述的硫量子点前体为硫粉或硫膏中的一种。
[0012]优选地，所述的分散剂为β
‑
环糊精或羧甲基纤维素中的一种。
[0013]优选地，所述的可溶性有机胺为甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、乙二胺，丙二胺，邻苯二胺中的一种。
[0014]优选地，所述的刻蚀剂为高锰酸钾溶液或次氯酸钠溶液中的一种。
[0015]一种上述方法制备得到的固体荧光硫量子点，尺寸为1nm
‑
4nm，具有水分散性，其水溶液在紫外灯照射下发出蓝色荧光。
[0016]本专利技术的固体荧光硫量子点尤其适用于荧光油墨、LED发光材料、离子监测、生物成像、包装材料领域。
[0017]一种采用本专利技术的固体荧光硫量子点配制得到的荧光油墨，其配制方法为，按照1g荧光硫量子点添加1L去离子水的配方比例，将所述荧光硫量子点添加到去离子水中，然后超声分散，得到均一稳定的荧光油墨。
[0018]上述的荧光油墨可以作为中性笔、压模及喷墨打印用途的油墨或油墨添加剂。
[0019]此外，本专利技术还涉及一种荧光马克笔，所述的荧光马克笔采用上述的荧光油墨作为笔芯充填油墨。
[0020]相对于现有的硫量子点的制备方法，本专利技术所取得的有益技术效果在于：
[0021](1)本专利技术的硫量子点的制备方法中，通过优选分散剂，选择β
‑
环糊精或羧甲基纤维素，相对于量子点制备过程中常用的分散剂聚乙二醇而言，更能够适应本专利技术的反应体系，从而加大了反应体系内量子点产品的分散力，防止其聚集而发生聚集诱导猝灭的问题。同时，本专利技术方法中，通过加入特定的刻蚀剂，从而改变了硫量子点表面形态，进而改善了硫量子点的光学性质，因此制得的荧光硫量子点具有优异的水分散性，其水溶液在365nm紫外灯照射下可以发出强烈的荧光，并且无高浓度猝灭现象，进一步防止了量子点制备过程中易发生聚集诱导猝灭的问题。
[0022](2)本专利技术的硫量子点的制备方法制得的固体硫量子点具有优异的荧光性能，测试结果表明，其紫外吸收光谱在334nm处出现了肩峰，说明合成的硫量子点中发生了直接带隙跃迁，荧光光谱仪测试结果进一步表明本专利技术方法制得的固体硫量子点的荧光量子产率可达52％，固体收率高达29％。
[0023](3)本专利技术的制备方法仅需数小时即可得到尺寸介于1
‑
4nm的固体球状颗粒硫量子点，具有制备周期短、收率高、荧光量子产率高等优点。
[0024](4)本专利技术的制备方法制得的固体硫量子点具有优异的水分散性，在荧光油墨、LED发光材料、离子检测、生物成像、包装材料等领域应用前景广阔。
附图说明
[0025]图1是本申请实施例1制备得到的硫量子点的透射电镜扫描结果，可见制得的硫量子点呈球形，颗粒分布均匀，具有良好的分散性。统计分析所获得的量子点的粒径分布，表明硫量子点平均粒径为2.31nm，尺寸分布范围为1
‑
4nm。
[0026]图2是本申请实施例1制备得到的硫量子点的拉曼光谱图，分析发现在430cm
‑1与470cm
‑1处出现特征峰，这是S0的特征峰，说明得到的硫量子点中含有S0。
[0027]图3是本申请实施例1制备得到的硫量子点的紫外吸收谱图，图3表明硫量子在可见区域无明显吸收峰，而在334nm处出现肩峰，这与硫量子点的形成有密切关系。
[0028]图4是本申请实施例1制备得到的硫量子点的激发
‑
发射荧光谱图，图4表明硫量子荧光峰型规则，最佳激发波长为340nm，最佳发射波长为420nm。
[0029]图5是本申请实施例1制备得到的硫量子点的不同浓度对应荧光强度谱图，发现当硫量子点浓度高达78mg/mL时荧光强度仍在上升，这是由于聚集诱导发光与良好的水溶性共同决定的。
[0030]图6是本申请实施例1制备得到的固体硫量子点的荧光光谱图，紫外灯激发波长设定为365nm，结果表明，即使在固体状态下，紫外灯照射时仍有强烈荧光吸收。
[0031]图7是申请实施例1制备得到的硫量子点用作荧光油墨制作的马克笔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体荧光硫量子点的制备方法，包括以下步骤：1)将硫量子点前体和分散剂按照质量比为1
‑
4：1
‑
8加入一定浓度的氨水或可溶性有机胺溶液中，制得混合液；2)将混合液转移至高压密闭反应装置中，在反应温度60℃
‑
250℃、压力1MPa
‑
10MPa的条件下，充分反应，得到悬浊液；3)将所述悬浊液转移出高压密闭反应装置，加入适量的刻蚀剂，待沉淀完全析出后，离心分离，得到固体荧光硫量子点。2.如权利要求1所述的固体荧光硫量子点的制备方法，其特征在于，所述的硫量子点前体为硫粉或硫膏中的一种。3.如权利要求1所述的固体荧光硫量子点的制备方法，其特征在于，所述的分散剂为β
‑
环糊精或羧甲基纤维素中的一种。4.如权利要求1所述的固体荧光硫量子点的制备方法，其特征在于，所述的可溶性有机胺...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉高，申峻，雷伟，刘刚，盛清涛，牛艳霞，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：