一种碳纳米点复合材料及其制备方法和冷链物流监控标签

本发明涉及材料，尤其是涉及一种碳纳米点复合材料及其制备方法和冷链物流监控标签。

背景技术：

1、室温磷光(rtp)材料具有长寿命激发态，具有超长的发光寿命、大的斯托克斯位移和高的激子利用率，在余辉生物成像、x射线检测、化学传感器和信息安全等领域引起了广泛关注。然而，由于三重态激子的热猝灭，开发能够在高温下工作的rtp材料是一个挑战。

2、高温导致发射损耗，通常归因于激发电子的非辐射弛豫，这严重限制了rtp材料的效率和操作稳定性。这种所谓的热猝灭过程是通过声子相互作用使激子热失活，然后通过非辐射弛豫释放。由于在升高的温度下增加的非辐射弛豫途径引起的热猝灭过程导致在rtp材料中难以实现热增强磷光。

3、碳纳米点(cnds)作为发光碳纳米材料，以其优异的光学性能、高稳定性和低毒性引起了人们的广泛关注。科学家们在cnds的三重态激子发射方面取得了很大进展。cnds可以通过将其嵌入各种基质(如胶体二氧化硅、硼酸、尿素/缩二脲和沸石)中来实现室温磷光，这在很大程度上促进了其在光电器件、时间分辨生物成像和信息安全方面的潜在应用。然而，由于非辐射衰变和三重态激发态的猝灭率会随着温度的升高而大大增加，并且基于cnds的rtp材料通常在高温下猝灭，cnds材料的热免疫性或热增强磷光发射和长寿命仍然很难实现。因此，鉴于高温下的应用场景，开发具有热免疫性或热增强发射的基于cnds的rtp材料具有重要意义。

4、有鉴于此，特提出此发明。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于提供一种碳纳米点复合材料，具有热增强磷光性能。

2、本发明的第二目的在于提供上述碳纳米点复合材料的制备方法，步骤简单。

3、本发明的第三目的在于提供一种冷链物流监控标签，具有防伪功能和温度指示功能。

4、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

5、本发明提供了一种碳纳米点复合材料，包括纤维基质以及负载于所述纤维基质上的掺杂有n和p的碳纳米点。

6、进一步地，所述掺杂有n和p的碳纳米点中，n的含量为3wt％～6wt％，p的含量为3wt％～11.5wt％。

7、进一步地，所述纤维基质包括滤纸。

8、本发明还提供了如上所述的碳纳米点复合材料的制备方法，包括如下步骤：

9、s1、将含有氮源和磷源的前驱体水溶液进行微波处理，得到掺杂有n和p的碳纳米点的溶液；

10、s2、将所述掺杂有n和p的碳纳米点的溶液涂覆于纤维基质上，干燥后，得到所述碳纳米点复合材料。

11、进一步地，步骤s1中，所述氮源包括乙二胺、甲胺、乙醇胺、三乙胺、n-乙基乙二胺、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺和1,4-丁二胺中的至少一种。

12、进一步地，步骤s1中，所述磷源包括磷酸、次磷酸和磷酸脲中的至少一种。

13、进一步地，步骤s1中，所述微波处理的功率为700～900w；

14、和/或，所述微波处理的时间为100～220s。

15、进一步地，步骤s2中，所述涂覆的方式包括滴涂或浸涂。

16、本发明还提供了一种冷链物流监控标签，包括如上所述的碳纳米点复合材料。

17、进一步地，所述冷链物流监控标签包括具有防伪功能的温度指示标签。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

19、1、本发明的碳纳米点复合材料，通过将掺杂有n和p的碳纳米点引入纤维基质中，碳纳米点与纤维之间形成氢键，有效抑制非辐射跃迁；高温可以解吸吸附在碳纳米点表面的氧，从而切断碳纳米点与氧的相互作用；从而促进热增强磷光的发生，得到具有热增强磷光发射的基于碳纳米点的复合材料。

20、2、本发明的碳纳米点复合材料由于具有温度依赖性磷光特性，具有温度指示功能和防伪功能，将其用于冷链物流中作为冷链物流监控标签，可以监控运输过程中货物是否经历了高温，同时能辨别货物在运输过程中是否被掉包。

技术特征：

1.一种碳纳米点复合材料，其特征在于，包括纤维基质以及负载于所述纤维基质上的掺杂有n和p的碳纳米点。

2.根据权利要求1所述的碳纳米点复合材料，其特征在于，所述掺杂有n和p的碳纳米点中，n的含量为3wt％～6wt％，p的含量为3wt％～11.5wt％。

3.根据权利要求1所述的碳纳米点复合材料，其特征在于，所述纤维基质包括滤纸。

4.权利要求1～3任一项所述的碳纳米点复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的碳纳米点复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述氮源包括乙二胺、甲胺、乙醇胺、三乙胺、n-乙基乙二胺、1,2-丙二胺、1,3-丙二胺和1,4-丁二胺中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的碳纳米点复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述磷源包括磷酸、次磷酸和磷酸脲中的至少一种。

7.根据权利要求4所述的碳纳米点复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述微波处理的功率为700～900w；

8.根据权利要求4所述的碳纳米点复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述涂覆的方式包括滴涂或浸涂。

9.一种冷链物流监控标签，其特征在于，包括权利要求1～3任一项所述的碳纳米点复合材料。

10.根据权利要求9所述的冷链物流监控标签，其特征在于，所述冷链物流监控标签包括具有防伪功能的温度指示标签。

技术总结本发明涉及材料技术领域，尤其是涉及一种碳纳米点复合材料及其制备方法和冷链物流监控标签。本发明提供的一种碳纳米点复合材料，包括纤维基质以及负载于所述纤维基质上的掺杂有N和P的碳纳米点。本发明通过将掺杂有N和P的碳纳米点结合到纤维基质中，刚性纤维基基质可以有效地抑制非辐射跃迁速率，高温可以解吸吸附在碳纳米点表面的氧，从而切断碳纳米点与氧的相互作用，从而获得热增强磷光；将本发明的碳纳米点复合材料应用于冷链物流中作为冷链物流监控标签，具有温度指示功能和防伪功能。技术研发人员：梁亚川,姜利英,张思凡,周宇琛受保护的技术使用者：郑州轻工业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13