[发明专利]一种油溶性氮掺杂石墨烯量子点及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种油溶性氮掺杂石墨烯量子点及其制备方法和在荧光防伪材料中的应用，属于精细化工领域。所述油溶性氮掺杂石墨烯量子点的制备方法，包括：以1,3,6‑三硝基芘为碳源，二乙胺或三乙胺为溶剂，经溶剂热反应制得所述的油溶性氮掺杂石墨烯量子点。本发明以1,3,6‑三硝基芘作为碳源，二乙胺或三乙胺作为掺杂氮源以及反应溶剂，制得的氮掺杂石墨烯量子点不溶于水，溶于一系列有机溶剂。本发明方法合成的量子点具有清晰的晶格结构，荧光光谱表征具有激发波长不依赖性。本发明将油溶性氮掺杂石墨烯量子点加入分散剂及保湿剂后，制得荧光墨水可用于书写或喷墨打印，所得材料在365nm紫外光照射下，可以发出强烈的蓝色荧光。

技术领域

本发明涉及精细化工领域，具体涉及一种油溶性氮掺杂石墨烯量子点及其制备方法和在荧光防伪材料中的应用。

背景技术

荧光防伪是当前广受关注的热门研究领域。荧光防伪标签又称紫外线光防伪，它是运用特殊的荧光油墨，将固定文字、图案、号码或者流流动性号码印制在防伪标签的内，光凭手感接触或者是肉眼去看是没有办法找到这些图画以及流水码、还有文字的，必须使用紫外光才能够看得到。

根据国际商会数据统计，仿冒商品在全球的年交易额达到了6500亿美元，因此，开发稳定的荧光防伪技术具有巨大的理论研究意义及实际应用价值，其核心是开发高亮、稳定的荧光打印墨水。

荧光纳米材料是荧光防伪材料重要的组成之一。现有的荧光材料及其制备方法中，稀土类荧光材料和有机荧光材料较多。如专利文献CN 104073255 A公开了一种硅酸锆盐蓝色荧光粉，采用高温固相法或化学合成法，制备得到一种硅酸锆盐蓝色荧光粉，它的化学通式为A_2-2xEu_2xZrSi₂O₇，式中，x是Eu²⁺掺杂A⁺位的摩尔掺杂量，0.001＜x≤0.25；A为碱金属离子Na⁺、K⁺、Rb⁺、Cs⁺中的一种；该硅酸锆盐蓝色荧光粉在200～450纳米的紫外光激发下，发射出中心波长在430纳米附近的蓝色荧光，其发光亮度高，性能稳定，适合于制备荧光灯或作为高压汞灯用荧光粉，也可作为光致显色荧光防伪材料。但是这种荧光粉存在制备工艺复杂，对制备条件要求高等问题。

石墨烯量子点(graphene quantum dots,GQDs)是一种新型的荧光碳纳米材料。它是尺寸小于100nm且厚度小于10层的石墨烯薄层。与传统荧光材料相比，GQDs具有良好的生物相容性和优异的发光稳定性能和带隙可调等优势。

如专利文献CN 106752380 A公开了一种基于石墨烯量子点的水性紫外荧光防伪油墨，将石墨烯量子点、水、醇、水性树脂和表面活性剂混合超声，即得水性紫外荧光防伪油墨，该水性紫外荧光防伪油墨在自然条件下为橙黄色，而在紫外光照射下，能发出较强的蓝色荧光，防伪效果明显。

然而，现有技术中合成的石墨烯量子点大多为亲水性石墨烯量子点，导致其难以溶于有机溶剂中，应用到荧光打印时存在不易干的问题。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供了一种油溶性氮掺杂石墨烯量子点，并拓宽其在荧光书写及荧光打印中的应用，实现墨水快干的效果。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种油溶性氮掺杂石墨烯量子点的制备方法，包括：以1,3,6-三硝基芘为碳源，二乙胺或三乙胺为溶剂，经溶剂热反应制得所述的油溶性氮掺杂石墨烯量子点。

本发明采用的碳源化合物1,3,6-三硝基芘具有类似石墨烯的母核结构，硝基具有强的亲电性，可以与富电子的原子或基团发生加成反应。1,3,6-三硝基芘与具有强碱性的含氮有机溶剂二乙胺或三乙胺进行溶剂热反应，其中二乙胺或三乙胺作为反应溶剂的同时作为掺杂氮源，通过简单的一步反应即可制备得到氮掺杂石墨烯量子点。