无溶剂高效合成碳量子点及其在水凝胶荧光防伪墨水中的高值化应用

《Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry》：Facile solvent-free synthesis of high-yield carbon quantum dots for hydrogel-mediated fluorescent printing ink

本文报道了一种以葡萄糖和硼酸为前体的无溶剂固相热解法，成功制备出产率高达76.0%的碳量子点（CQDs）。该绿色合成路线无需复杂纯化，所得CQDs在固态和溶液中均呈现激发依赖性荧光，其表面丰富的B、O官能团有效抑制荧光猝灭。研究进一步将CQDs与聚乙烯醇（PVA）水凝胶复合，开发出具有优异流变性能和3D打印适性的荧光墨水，为大规模制备CQDs及其在直接墨水书写和荧光防伪领域的应用提供了新策略。

　　

¹材料

葡萄糖（C₆H₁₂O₆）、硼酸（H₃BO₃）和25wt%聚丙烯酸购自阿拉丁化学有限公司。聚丙烯酸（PAA）、聚乙烯醇（PVA）和聚二甲基硅氧烷（PDMS）购自道康宁公司。所有实验均使用超纯水（电阻率18.2MΩ·cm），所有试剂均为分析纯。

²碳量子点的合成

将葡萄糖（1.0-1.6mmol）和硼酸（1.0-0.4mmol）置于玛瑙研钵中充分研磨

³碳量子点的结构

首先，通过在开放式反应器中，将葡萄糖和硼酸的固体混合物在200°C下加热4小时来制备碳量子点（CQDs）（图1a）。评估了不同摩尔比合成的CQDs的产率（图S1a）。结果表明，摩尔比对最终产率影响不大。此外，我们测量了CQDs溶液的激发和发射光谱，以确定葡萄糖和硼酸之间的最佳摩尔比。

⁴结论

总之，我们以葡萄糖和硼酸为原料，通过简单的一步固相法合成了荧光CQDs粉末。该方法具有环境友好、高效和安全的优点，因为它不需要任何溶剂、纯化、危险设备或试剂。所得CQDs表现出优异的分散性，粒径分布窄（1.9至4.9nm），平均尺寸为3.2nm。其表面富含