【摘 要】
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随着纳米技术的发展,量子点的荧光特性受到研究者关注。氧化锌量子点(ZnO QDs)是一种宽禁带半导体材料,在室温条件下能被特定波长的光源激发出显著荧光。与其他半导体量子点和有机荧光染料相比,ZnO QDs在自然界中具有高丰度、制备相对简单、成本低且无生物毒性。用ZnO QDs代替传统的有机荧光物质合成水性荧光油墨,在防伪印刷领域具有广泛的应用前景。本论文以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)为表面
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随着纳米技术的发展,量子点的荧光特性受到研究者关注。氧化锌量子点(ZnO QDs)是一种宽禁带半导体材料,在室温条件下能被特定波长的光源激发出显著荧光。与其他半导体量子点和有机荧光染料相比,ZnO QDs在自然界中具有高丰度、制备相对简单、成本低且无生物毒性。用ZnO QDs代替传统的有机荧光物质合成水性荧光油墨,在防伪印刷领域具有广泛的应用前景。本论文以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)为表面修饰剂,制备出亲水性ZnO QDs;将其作为荧光染料,水为溶剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为粘度调节剂,合成出丝网印刷荧光油墨;设计出多种荧光油墨网点组合防伪方案,实现较好的防伪效果。通过溶胶-凝胶法制备的ZnO QDs在水中不稳定、易团聚,荧光特性不佳。以APTES为试剂,对ZnO QDs进行表面修饰,通过对其形貌、晶格结构、表面官能团和光学性能进行分析表明,经修饰的ZnO QDs平均粒径为7.4 nm,呈规则球形,表面有硅层包覆和亲水基团,在水中有良好的分散性。在365 nm紫外光激发下,经修饰的ZnO QDs水溶液发出明亮的黄色荧光,荧光强度达未修饰ZnO QDs三倍以上,可作为水性油墨中的荧光呈色物质。探究pH值和ZnO QDs含量对ZnO QDs水溶液荧光性能的影响;选择PVP为粘度调节剂,以油墨荧光性和粘度为评价指标,配制符合标准的水性荧光油墨;检测所制油墨的流变性和耐性,使其满足丝网印刷油墨的应用需求。当pH值为7.5、ZnO QDs含量为4%、PVP添加量为0.15~0.17 g/m L时,可形成稳定的ZnO QDs水性荧光油墨。该油墨有良好的印刷适性,紫外光照射下亮黄色显著且耐性较好,可达到荧光油墨的防伪需求,在绿色包装的印刷防伪领域具有应用前景。利用半色调技术和色光加色原理,结合ZnO QDs遇酸荧光猝灭,有机荧光油墨的耐酸性等特性,提出了印刷网点组合呈色的荧光油墨防伪方案。将自制ZnO QDs荧光油墨和有机荧光油墨以50%网点进行组合印刷,呈现出自然光下无色,紫外光下为特有荧光色的现象,具有抗复制性能。再结合酸处理后荧光色猝灭性,用于防伪识别,从而达到荧光油墨双重防伪特性。该组合防伪方案从微观网点难复制性、网点百分比的可变性、混合荧光油墨酸处前后显著的变色性等方面,实现了防伪方法的有效性和安全性。本研究制备的ZnO QDs水性荧光油墨兼具功能性和环保性双重特征,可用于食品、药品、清洁生活用品等包装防伪,结合适用的印刷方式和防伪方案,可达到商品包装的美观、安全及有效性。该油墨应用前景广泛,将会取得较好的经济和社会价值。
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