[发明专利]基于造纸黑液的反溶剂化效应的极性响应型荧光材料及其提取方法和应用

说明书

本发明属于荧光材料领域，涉及造纸黑液的再利用，特别是指基于造纸黑液的反溶剂化效应的极性响应型荧光材料及其提取方法和应用。以造纸黑液为原料提取具有反溶剂化效应的极性响应型荧光材料ASPRFM，特别是指以造纸黑液为原料，通过透析的方法直接提取ASPRFM。所述ASPRFM在325 nm激发光下，415 nm处出现最大荧光发射强度；在365 nm激发光下，ASPRFM的水溶液呈黄绿色荧光。该荧光材料具有良好的极性响应性，并且材料的荧光强度随溶液极性增大而增强，展现了典型的反溶剂化效应。该具有反溶剂效应的极性响应荧光材料可大规模制备，绿色环保，有望应用于食品智能包装、荧光增白剂等领域。

技术领域

本发明属于荧光材料领域，涉及造纸黑液的再利用，特别是指基于造纸黑液的反溶剂化效应的极性响应型荧光材料及其提取方法和应用。

背景技术

我国是世界上造纸量最大的国家，在造纸过程中产生大量的废液，其中黑液占所有造纸废液的90%，黑液中含有大量有机污染物、有毒物质、无机盐等物质，直接排放到对严重污染环境，目前对于黑液的再利用主要包括从黑液中制备木质素、碱回收、制备燃料等。这些黑液利用方式有效较少了造纸工业对环境的污染，并且提高了造纸工业的经济收入。但造纸黑液成分及其复杂，年产量巨大，目前的处理方式并没有将其利用价值最大化，开发其新的高附加值的应用仍具有重要意义。

传统的荧光材料具有溶剂化效应，荧光强度随着溶剂极性的增大而猝灭，由于在食品智能包装、荧光增白剂等领域存在水或者羟基等极性基团，导致该类型的材料显示非常弱的荧光，极大地限制了在这些领域的应用。开发具有反溶剂化效应，也就是荧光强度随溶剂的极性增大而增强的材料具有重要的意义。由于目前仍未有成熟的设计具有反溶剂化效应荧光材料的理论和大规模制备的方法，导致截止到目前为止具有反溶剂化效应的荧光材料仍鲜有报道和大规模应用。

随着科技的进步，荧光材料在人们的生活中起着越来越重要的作用，广泛应用于生物、化工、医药、卫生、农业、轻工等领域。专利201610761060.4中公开了利用微波加热法水热炭化造纸黑液制备水溶性荧光碳材料的方法，该方法将造纸黑液通过微波加热进行水热炭化反应，然后再进行抽滤、透析获得荧光碳材料，该方法主要以造纸黑液为原料通过水热炭化反应制备新的荧光碳材料，高耗能，高成本，并且没有反溶剂化效应。而本发明则是提供一种造纸黑液中原生的荧光材料及如何获得造纸黑液中原生荧光材料的方法，低耗能，低成本。该发光材料具有鲜见的反溶剂化效应，荧光随溶液极性的增大而增强，并且可大量制备，不需要有机溶剂等，绿色环保，具有产业化应用的潜力，在食品智能包装和荧光增白剂等领域显示了广阔的应用前景。

发明内容

为了实现上述目的，本发明提出一种基于造纸黑液的反溶剂化效应的极性响应型荧光材料及其提取方法和应用。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明在对造纸黑液成分的研究中，发现造纸黑液在365 nm紫外灯下可以观察到明显的绿色荧光，说明造纸黑液中存在荧光材料，如果能将其提取出来并研究其光谱性能即可为黑液寻找新的再利用途径，增加黑液的利用价值。

基于上述现象进行了以下实验：

基于造纸黑液的反溶剂化效应的极性响应型荧光材料提取方法，步骤为：从造纸黑液中通过透析法提取反溶剂化效应极性响应型荧光材料（ASPRFM）。

进一步，步骤为：从造纸黑液中通过透析法获得透析后的溶液，经蒸发、干燥和研磨即得反溶剂化效应极性响应型荧光材料。

更进一步，步骤为：将造纸黑液倒入透析膜中，在蒸馏水中透析至造纸黑液呈中性，然后将透析后的造纸黑液水分蒸干，所得固体经研磨后即得反溶剂化效应极性响应型荧光材料。

优选以下操作：在蒸馏水中透析时，每隔4 h更换一次蒸馏水。

优选的，所述透析膜的截留分子量为1000 Da。

利用上述的方法提取的反溶剂化效应的极性响应型荧光材料。