Page 115 - 《精细化工》2020年第2期

第 38 卷第 2 期 精 细 化 工 Vol.38, No.2
202 1 年 2 月 FINE CHEMICALS Feb. 2021

功能材料
水溶性碳量子点的制备及防伪应用

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陈良哲 1,2 ，江欣怡 ，张 强 ，熊泽宇 ，蔡少勇 ，黎厚斌
（1. 荆楚理工学院 电子信息工程学院，湖北 荆门 448000；2. 武汉大学 印刷与包装系，湖北 武汉
430072）
摘要：以壳聚糖为原料，采用水热法一步制备水溶性的荧光碳量子点（CQDs），考察反应条件（壳聚糖质量浓
度、温度和时间）对 CQDs 产物表面官能团和产率的影响，采用 TEM、FTIR、XRD、UV-Vis 和 PL 等技术对其
形貌、结构和性能进行了表征，并探究其在防伪领域的应用。结果表明，当壳聚糖质量浓度为 10 g/L，温度为
180 ℃，时间为 12 h 时，制得的 CQDs 结构完整且产率较高；CQDs 微观表现为球状纳米颗粒，直径约为 36.2 nm，
表面伴有羟基和氨基官能团；制得的 CQDs 在 293 和 330 nm 处均有吸收峰，表现为蓝色荧光，荧光量子产率约
为 39.8%。将其配制成墨水后，结合喷墨印刷，在自然光和紫外光下可有效实现加密信息的“显”和“隐”，具
有较好的防伪效果。
关键词：碳量子点；水溶性；荧光；防伪；喷墨印刷；功能材料
中图分类号：O613.7 文献标识码：A
文章编号：1003-5214 (2021) 02-0317-06 开放科学 (资源服务) 标识码 (OSID)：

Preparation and anti-counterfeiting application of
water-soluble carbon quantum dots

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1,2
2
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CHEN Liangzhe , JIANG Xinyi , ZHANG Qiang , XIONG Zeyu , CAI Shaoyong , LI Houbin
（1. School of Electronic and Information Engineering, Jingchu University of Technology, Jingmen 448000, Hubei,
China; 2. School of Printing and Packaging, Wuhan University, Wuhan 430072, Hubei, China）
Abstract: Water soluble fluorescent carbon quantum dots (CQDs) were prepared from chitosan by one-step
hydrothermal method. The effects of reaction conditions such as mass concentration of chitosan,
temperature and time on surface functional group and yield were investigated. The morphology, structure
and properties of samples were characterized by TEM, FTIR, XRD, UV-Vis and PL spectra. The
application in the field of anti-counterfeiting was explored. The results showed that the prepared CQDs had
complete structure and high yield under the conditions of mass concentration of chitosan of 10 g/L,
temperature of 180 ℃, and time of 12 h. The spherical CQDs nanoparticles had a diameter of about 36.2
nm, accompanied by hydroxyl and amino functional groups on the surface. In addition, CQDs exhibited
strong absorption peaks at 293 and 330 nm, which showed a blue fluorescence. The fluorescence quantum
yield was about 39.8%. After they were made into ink for ink-jet printing, the encrypted pattern could be
“visible” and “hidden” effectively under natural light and UV light, indicating the ink prepared from CQDs
had excellent anti-counterfeiting effect.
Key words: CQDs; water solubility; fluorescence; anti-counterfeiting; ink-jet printing; functional materials

随着商品经济的不断发展，奢侈品行业如火如 技术水平。目前，常用的防伪技术有激光全息防伪、
[3]
荼，然而，受限于防伪技术的水平，假冒伪劣产品 纸张防伪、制版防伪以及油墨防伪等 。激光全息
大量流入市场，严重损害商家利益的同时，也给消 防伪借助激光全息照相的原理；纸张防伪利用特殊
费者带来极大的经济损失 [1-2] 。因此，亟需提升防伪 纸张进行防伪；制版防伪对版面特殊处理后进行应

收稿日期：2020-07-11; 定用日期：2020-09-24; DOI: 10.13550/j.jxhg.20200629
基金项目：国家自然科学基金联合基金项目（U1830127）；大学生创新创业训练项目（202011336007、s202011336041）
作者简介：陈良哲（1991—），男，讲师，E-mail：chen_lz1991@126.com。