[发明专利]具有长余辉发光的纳米颗粒-碳点@二氧化硅复合纳米颗粒及长余辉材料和制备方法

说明书

本发明涉及一种具有长余辉发光的纳米颗粒‑碳点@二氧化硅复合纳米颗粒及用于3D打印的长余辉材料和制备方法，以微波辅助加热法所制得的碳点材料通过水热方法包封进入介孔二氧化硅纳米颗粒中，封装后所得的新型碳点@二氧化硅复合纳米颗粒具有1.35s的室温长余辉性质，本发明碳点@二氧化硅复合纳米颗粒可进行大规模的制备，具备被工业化生产的条件，并且在大规模生产后所得复合纳米颗粒仍拥有1.26s的长余辉寿命和肉眼可见10s左右的发光.将其掺杂入光敏树脂中进行3D打印，3D打印材料具有成本低廉、环境稳定，绿色环保等优势，加工方法简便易操作，并可稳定大规模制备，具有广阔的实际应用前景。

技术领域

本发明属于3D打印材料，涉及一种具有长余辉发光的纳米颗粒-碳点@二氧化硅复合纳米颗粒及用于3D打印的长余辉材料和制备方法。

背景技术

3D打印也被称为增材制造技术(AM)，是将在电脑上构建出的三维数学模型通过特定的技术加工成实体模型，能够最大限度的满足个性化的需求。已在零件制造，器官打印等领域目前主要的3D打印技术有:喷墨直接成型、选择性激光烧结、熔融沉积、以及立体光固化技术。其中光固化立体成形技术(Stereo LithographyApparatus，SLA)是利用紫外激光逐层扫描液态的光敏聚合物(如丙稀酸树脂、环氧树脂等)，是一种通过实现液态材料的固化，逐渐堆积成形的技术。这种技术可以制作结构复杂的零件，零件精度以及材料的利用率高。缺点是能用于成形的材料种类少，工艺成本高。

长余辉发光材料指激发撤掉后仍以光子的形式释放能量的材料，被广泛应用于建筑装饰，消防照明，光催化，生物成像，防伪印刷等众多领域。碳点是一类平均粒径小于10nm的主要由C、H、O、N元素组成的荧光碳纳米材料。作为长余辉材料中的一种，碳点具有合成过程简单，余辉特性可调，低毒性，光稳定性，和光响应性等特点，是当前的发光纳米材料研究的热点之一。然而本征态碳点材料却很少能够在环境中稳定存在，常常需要与基质进行组合以保证其正常发光。因而寻找合适的保护基质与便捷的加工手段对于具备长余辉发光的碳点材料走向实际应用具有重要意义。

若将长余辉材料与3D打印材料的进行创新结合，长余辉发光材料的引入可以拓展3D打印技术应用领域。常规发光材料利用3D打印技术可以提高材料的精密度，并可提高加工速度。二者相得益彰，具有巨大的市场应用前景。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种具有长余辉发光的纳米颗粒-碳点@二氧化硅复合纳米颗粒及用于3D打印的长余辉材料和制备方法。

本发明的目的之一是提供了一种具有长余辉发光的稳点碳点二氧化硅(CDs@SiO₂)复合纳米颗粒。

本发明的目的之二是提供一种合成复合纳米材料的简便便捷的加工方法。

本发明的目的之三是提供一种具有长余辉发光特性的3D打印光敏树脂。

本发明的目的之四是构建具有长余辉发光的3D打印复杂结构。

技术方案

一种具有长余辉发光的纳米颗粒-碳点@二氧化硅复合纳米颗粒，其特征在于包括碳点与介孔二氧化硅；以介孔二氧化硅对碳点进行封装，形成介孔二氧化硅包覆碳点的结构，固体状态和水溶液中均具有稳定的长余辉发光特性；余辉时间达到1.35s，最佳激发波长在350nm，余辉最大发射波长在520nm。

一种制备所述具有长余辉发光的纳米颗粒-碳点@二氧化硅复合纳米颗粒的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：以微波法所制得的碳点颗粒与去离子水为分散介质制备成0.25mg mL^-1的混悬液，加入直径在70-80nm的介孔二氧化硅纳米颗粒4.48g后进行超声分散；

步骤2：将混合溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中，密封后，于100-180℃下加热2h；