[发明专利]一种空心二氧化锰/碳点复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及光学防伪材料技术领域，尤其是涉及一种空心二氧化锰/碳点复合材料及其制备方法和应用，其中，空心二氧化锰和碳点的质量比为(20‑30)：(5‑10)。本发明的空心二氧化锰/碳点复合材料，将结构色防伪与荧光防伪复合，巧妙地利用空心二氧化锰结构色和碳点的荧光特性对水的响应性，实现人呼吸触发的双模四通道防伪机制。当人呼吸刺激该复合材料时，空心二氧化锰的结构色由于水蒸气的凝结作用，由绿色变化至棕色，同时，附着在其表面的碳点受凝结水的作用而在紫外灯的照射下发出青蓝色荧光，随着凝结的水分逐渐挥发，碳点的荧光消失，空心二氧化锰的结构色也逐渐由棕色返回至绿色。

技术领域

本发明涉及光学防伪材料技术领域，尤其是涉及一种空心二氧化锰/碳点复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

假冒产品已渗透到我们生活中的服饰、食品、药品等方面，这不仅会造成顾客和商家的经济损失，严重的甚至还可能会危害到消费者的生命健康、影响社会稳定。其中，货币、名牌产品、文凭、证书、护照等安全文件的伪造和复制，严重损害了世界各国政府、企业和客户的利益，每年造成数百亿美元的经济损失。

常见的水印防伪技术不仅需要复杂的工艺、繁琐的防伪过程，甚至还可能容易被复制，难以达到有效的防伪目的。而光学防伪技术因其设计方便、可视性好、成本低、批量生产能力强等优点，在防伪领域引起了广泛的关注。

目前，光学防伪材料主要有结构色防伪材料、液晶防伪材料和荧光防伪材料等。但是，基于单一光学现象的防伪和信息加密模式在防伪的可靠性和信息密度上存在局限。因此，综合不同光学特点的复合型光学防伪材料成为近年来的研究热点。

虽然，近年来已出现一些结合多重光学现象的复合型材料，可有效增加信息密度和防伪的维度，但是，仍存在制备成本高、制备工艺复杂等问题，并且不同光学模式之间一般为简单复合，没有统一的触发机制，不利于防伪维度和信息密度的进一步提高。

鉴于此，提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空心二氧化锰/碳点复合材料，该空心二氧化锰/碳点复合材料，可通过人呼吸的简单触发方式，同时实现结构色和荧光的关联变化。

第一方面，本发明提供一种空心二氧化锰/碳点复合材料，包括空心二氧化锰和碳点，所述空心二氧化锰和所述碳点的质量比为(20-30)：(5-10)，

优选地，所述空心二氧化锰/碳点复合材料由分别经硅烷偶联剂修饰的空心二氧化锰和碳点复合而成。

本发明的空心二氧化锰/碳点复合材料，将结构色防伪与荧光防伪复合，巧妙地利用空心二氧化锰结构色和碳点的荧光特性对水的响应性，实现人呼吸触发的双模四通道防伪机制。

具体地，首先使用硅烷偶联剂分别对空心二氧化锰和碳点进行表面修饰，经修饰后的空心二氧化锰和碳点复合后，一方面，在化学键的作用下，碳点可稳定地负载在空心二氧化锰的表面，另一方面，空心二氧化锰表面呈多孔结构，对负载在其表面的碳点具有很好的限域作用，进一步提高了碳点在空心二氧化锰表面的稳定性。具体地，空心二氧化锰和碳点的质量比优选为(20-30)：(5-10)。

当人呼吸刺激该复合材料时，空心二氧化锰的结构色由于水蒸气的凝结作用，由绿色变化至棕色，同时，附着在其表面的碳点受凝结水的作用而在紫外灯的照射下发出青蓝色荧光，随着凝结的水分逐渐挥发，碳点的荧光消失，空心二氧化锰的结构色也逐渐由棕色返回至绿色。因此，本发明的空心二氧化锰/碳点复合材料，可通过人呼吸的简单触发方式，同时实现结构色和荧光的关联变化。

作为本技术方案优选地，所述空心二氧化锰的内径为200-250nm，壳层厚度为25-30nm，而所述碳点的粒径为6-9nm。

第二方面，本发明还公开了上述空心二氧化锰/碳点复合材料的制备方法，也理应属于本发明的保护范围，该制备方法具体包括以下步骤：