基于納米纖維素和碳點的熒光復(fù)合材料的制備與應(yīng)用研究進(jìn)展

劉鵬濤，汪文雪，樊 榮

(天津市制漿造紙重點實驗室，天津科技大學(xué)輕工科學(xué)與工程學(xué)院，天津 300457)

碳量子點(carbon quantum dots，CQDs)，也稱為碳點(CDs)，是一種尺寸小于10 nm 的零維球形納米顆粒。關(guān)于碳點的報道最早出現(xiàn)在2004 年，Xu 等[1]在對電弧合成的單壁碳納米管進(jìn)行電泳純化時，意外發(fā)現(xiàn)了具有熒光的碳納米顆粒。碳點是由sp2和sp3團(tuán)簇碳結(jié)構(gòu)組成的核殼結(jié)構(gòu)，內(nèi)部是穩(wěn)定的球形碳核，表面有晶格結(jié)構(gòu)和豐富的官能團(tuán)(如羥基、羧基、氨基等)，在水和有機(jī)溶劑中有良好的分散性[2-5]。碳點具有優(yōu)異的光學(xué)性能，如光致發(fā)光、電化學(xué)致發(fā)光以及上轉(zhuǎn)換發(fā)光等[6]，熒光特性是碳點最突出的性能，也是其可在多個領(lǐng)域應(yīng)用的基礎(chǔ)。根據(jù)合成方法的不同，碳點的制備可分為“自上而下”與“自下而上”兩大類。前者是利用物理方法或化學(xué)方法從尺寸較大的碳結(jié)構(gòu)骨架中分離出小尺寸的碳點，可認(rèn)為該過程是由大變小的過程，傳統(tǒng)的方法包括電弧切割法、激光消融法以及電化學(xué)合成法等；而后者是以氨基酸、檸檬酸等有機(jī)小分子化合物作為前體合成碳點，包括高溫?zé)峤夥ā⑺疅岱?、微波輔助法、模板合成法等[7-8]。“自下而上”制備碳點的方法碳源豐富，易摻雜和改性，成本低，適合大規(guī)模合成，該方法是目前制備碳點的主要方法，但是不宜制備具有精確化學(xué)結(jié)構(gòu)和發(fā)射波長的碳點[9]。過去幾年間，還出現(xiàn)了20余篇介紹全有機(jī)合成新方法的文獻(xiàn)，新方法合成的碳點結(jié)構(gòu)精確，發(fā)射波長可調(diào)，表面含有特定官能團(tuán)且易于修飾[10]，碳點的簡要制備方法如圖1[10]所示。

圖1 碳點的簡要制備方法Fig. 1 Brief preparation method of carbon dots

相比于傳統(tǒng)的有機(jī)熒光染料和半導(dǎo)體量子點，碳點的熒光性能穩(wěn)定、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、成本低廉，具有較低的毒性、環(huán)境友好性和生物相容性。在經(jīng)過有機(jī)試劑表面鈍化修飾和雜原子摻雜后，可以定向改變碳點的結(jié)構(gòu)和熒光性能，使得碳點可替代傳統(tǒng)量子點廣泛應(yīng)用在化學(xué)傳感和生物醫(yī)學(xué)等方面。因此，碳點具有廣闊的應(yīng)用前景[11]。

納米纖維素(NC)是從可再生資源中提取的一種具有三維動態(tài)網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)結(jié)構(gòu)的納米級纖維素，納米纖維素可以簡單分為 3 種類型：纖維素納米晶體(CNC)、纖維素納米纖維(CNF)和細(xì)菌納米纖維素(BNC)[12]。CNC 常用強(qiáng)酸水解法制備，呈現(xiàn)棒狀晶體結(jié)構(gòu)，尺寸為3～10 nm，長寬比為5～50。CNF 的主要制備方法是物理法(均質(zhì)和研磨)，CNF 是由晶態(tài)和非晶態(tài)交替組成的纖絲結(jié)構(gòu)，長寬比通常大于50。BNC 由細(xì)菌發(fā)酵合成的一種絲狀纖維組成，寬度為10～100 nm。納米纖維素分子鏈表面含有豐富的羥基，通過酯化、醚化、接枝共聚、交聯(lián)等反應(yīng)可以對其進(jìn)行多樣化改性。納米纖維素晶體結(jié)構(gòu)規(guī)整有序，其懸浮液具有液晶性質(zhì)，CNC 薄膜保持了手性向列的結(jié)構(gòu)和光子晶體的性質(zhì)；納米纖維素復(fù)合材料的凝膠具有多孔和高比表面積的三維動態(tài)結(jié)構(gòu)，為其在吸附、傳感、電導(dǎo)等領(lǐng)域的應(yīng)用打下了基礎(chǔ)[13]。納米纖維素不僅具有纖維素微纖維的特性，還具有特殊的納米級特性(如高強(qiáng)度、高比表面積、剪切流變性、阻隔性能和易表面改性等)[14]。

碳點是一類具有低毒性、化學(xué)穩(wěn)定性和可調(diào)光致發(fā)光的納米級碳材料，但尺寸小使其穩(wěn)定性差，容易發(fā)生碳點聚集，進(jìn)而產(chǎn)生聚合猝滅。通過一定的物理或化學(xué)交聯(lián)方法，使碳點均勻分散在納米纖維素基質(zhì)上，不僅可以提高碳點的熒光性能，而且可以豐富納米纖維素的功能特性[15]。N-(3-二甲氨基丙基)-N'-乙基碳二亞胺鹽酸鹽/N- 羥基琥珀酰亞胺(EDC/NHS)是納米纖維素與碳點接枝時常用的交聯(lián)劑。Junka 等[16]首次證明了利用EDC/NHS 可以耦合發(fā)光碳點共價連接到羧甲基化的CNF 上，并制備了透明光滑、具有熒光性的CNF-CDs 納米紙。以納米纖維素為基質(zhì)的熒光碳點復(fù)合材料兼具兩者的特性，拓展了生物質(zhì)光學(xué)材料的研究范圍，可以將其制成水凝膠、氣凝膠、薄膜等，應(yīng)用于化學(xué)傳感領(lǐng)域[17-18]、光電領(lǐng)域[19]、防偽領(lǐng)域[20]以及生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域[21-22]。該復(fù)合材料具有巨大的應(yīng)用潛力和廣闊的發(fā)展前景。

1 納米纖維素基熒光碳點水凝膠的制備與應(yīng)用

水凝膠是一類具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的三維網(wǎng)絡(luò)親水材料，在溶液中能夠迅速溶脹并保持自身幾倍體積的水而不溶解，納米纖維素的引入賦予水凝膠較好的物理性能、生物相容性以及可生物降解性。根據(jù)交聯(lián)方式的不同，納米纖維素基熒光碳點水凝膠的制備方法分為物理交聯(lián)和化學(xué)交聯(lián)，其中物理交聯(lián)利用氫鍵、范德瓦耳斯力等多種弱相互作用形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而化學(xué)交聯(lián)利用化學(xué)反應(yīng)引入共價鍵，以此方式形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，化學(xué)交聯(lián)形成的水凝膠比物理交聯(lián)形成的水凝膠更牢固、更永久[12]。

1.1 離子檢測領(lǐng)域

納米纖維素基水凝膠是一種具有可生物降解性和可調(diào)控性的生物質(zhì)材料。碳點具有優(yōu)秀的熒光性能且含有豐富的表面官能團(tuán)，這使得化學(xué)傳感領(lǐng)域成為碳點應(yīng)用中最廣泛和最有前景的領(lǐng)域?；诮饘匐x子對碳點的內(nèi)濾效應(yīng)而引起的熒光猝滅，熒光碳點復(fù)合材料可以用于檢測水溶液中的重金屬離子[23]，包括Ag+、Cu2+、Fe3+、Cr(Ⅵ)離子等，這為離子檢測技術(shù)的發(fā)展提供了思路。

重金屬污染是水污染問題中非常嚴(yán)重的一環(huán)，嚴(yán)重威脅人類和水生生物的生存，開發(fā)用于檢測和吸附重金屬離子的高性能熒光復(fù)合材料十分重要。Yang等[24]制備了一種新型熒光納米纖維素水凝膠，用于水溶液中Fe3+和Pb2+的檢測和吸附。采用檸檬酸和乙二胺水熱法得到黃色碳點溶液，采用乙酸水解法制備納米纖維素，采用高碘酸鈉和過硫酸銨先后氧化制備羧基化納米纖維素(C-NC)。將C-NC 超聲懸浮在乙酸鈉-乙酸緩沖液中，加入EDC、NHS 和CDs，得到EDC/NHS 偶聯(lián)的C-NC-CDs，最后與丙烯酸、丙烯酰胺通過自由基聚合得到水凝膠。研究[24]發(fā)現(xiàn)，該水凝膠對 Fe3+和 Pb2+的去除率分別為 69.4% 和98.2%，吸附容量分別為98.3 mg/g 和442.0 mg/g，F(xiàn)e3+的檢測限可達(dá)62.5 mg/L。

Xu 等[25]利用CNF、CDs 和α-FeOOH 合成了具有三維多孔結(jié)構(gòu)的纖維素納米纖維基水凝膠(CNH)，其合成工藝如圖2[25]所示。

圖2 CNH的合成工藝Fig. 2 Synthesis process of CNH

該工藝采用2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)氧化體系制備CNF 懸浮液，采用水熱法合成碳點，向 CNF 懸浮液中加入醋酸鹽緩沖液、EDC/NHS 和CDs，純化得到CNs-CDs；采用溶劑熱法，使用FeSO4·7H2O 和H2O2合成α-FeOOH；將丙烯酸(AA)溶液與NaOH 溶液混合，在氮氣氣氛下加入CNs-CDs、N'，N-亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)、過硫酸鉀(PPS)和α-FeOOH，加熱得到CNH。CNH 為吸附性光催化劑，α-FeOOH 產(chǎn)生光生電子，碳點發(fā)揮吸附和光催化協(xié)同作用，增強(qiáng)氨基誘導(dǎo)的Cr(Ⅵ)吸附和α-FeOOH 的光生電子轉(zhuǎn)移。研究[25]結(jié)果表明，CNH對Cr(Ⅵ)的吸附容量為115.98 mg/g(是α-FeOOH 的8 倍)，動力學(xué)常數(shù)為0.063 80(是α-FeOOH 的26倍)；CNH 可實現(xiàn)Cr(Ⅵ)的高效脫除，這為制備綠色高效雙功能材料提供了新的研究思路，有利于緩解能源和環(huán)境問題。

1.2 生物傳感領(lǐng)域

納米纖維素作為一種功能基質(zhì)，在精確控制熒光信號和傳感器件等方面發(fā)揮著重要的作用。碳點的引入賦予水凝膠熒光特性，促進(jìn)其多功能發(fā)展并改善傳感性能，表現(xiàn)出良好的熒光行為、高機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)秀的機(jī)械傳感能力。

Wang 等[26]利用CNF、聚乙烯醇(PVA)、乙二胺(EDA)和硼砂采用一步原位水熱法制備一種熒光自修復(fù)多功能水凝膠。采用 TEMPO 氧化體系(TEMPO/NaBr/NaClO)制備 CNF 懸浮液，再連同EDA 一起加入PVA 溶液中并攪拌均勻，隨后加入硼砂并進(jìn)行超聲處理；將所得混合物密封在高壓釜中，120 ℃加熱2 h 后冷卻，產(chǎn)物為黃色水凝膠。此研究的優(yōu)點在于同時實現(xiàn)碳前驅(qū)體的原位碳化和水凝膠體系的形成，在水熱碳化過程中CNF 產(chǎn)生的部分中間體與EDA 反應(yīng)形成氮摻雜的碳點，另一部分CNF則作為水凝膠的凝膠試劑。硼砂溶解在水中產(chǎn)生的四面體可作為PVA 和CNF 的交聯(lián)劑，產(chǎn)生動態(tài)可逆硼酸酯鍵，加之CNF 和PVA 存在分子間氫鍵，這不僅構(gòu)建了堅固的凝膠網(wǎng)絡(luò)，還為該水凝膠的自修復(fù)行為提供理論參考[27]。研究[26]結(jié)果表明，采用該工藝制備的電容傳感器對多種刺激表現(xiàn)出可量化傳感，可實現(xiàn)壓力/葡萄糖的實時同步檢測。以天然生物質(zhì)資源為基礎(chǔ)開發(fā)的多功能復(fù)合材料在生物-力學(xué)傳感領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的潛力。

1.3 藥物殘留檢測領(lǐng)域

環(huán)境分析檢測面臨各種復(fù)雜難題，如污染物濃度低且種類多、檢測環(huán)境復(fù)雜、檢測成本高、不能實現(xiàn)動態(tài)實時測定等[28]。基于納米纖維素和碳點的水凝膠因具有較強(qiáng)的吸附能力、穩(wěn)定性和可重復(fù)利用性，在藥物殘留檢測方面具有優(yōu)異的性能和廣闊的應(yīng)用前景。

Yue 等[29]合成了一種雙功能纖維素納米纖維/銪配合物/碳點復(fù)合物介導(dǎo)的固液可轉(zhuǎn)換水凝膠，用于廢水中Cu2+和土霉素(OTC)的順序傳感。在TEMPO氧化纖維素納米纖維(TOCN)表面接枝氨基合成ATOCNs，用尿素和檸檬酸水熱法制備藍(lán)色碳點，將Eu(NO3)·6H2O 與2，6-吡啶二羧酸回流合成紅色Eu(DPA)3。通過 EDC/NHS 接枝得到 ATOCN/Eu(DPA)3/CD，加入PVA 和硼砂，得到水凝膠。由于PVA 與硼砂之間二醇配合物交聯(lián)反應(yīng)的可逆性，使水凝膠能實現(xiàn)固液轉(zhuǎn)化。研究結(jié)果表明：OTC 引起碳點藍(lán)色熒光消失，其檢出限為0.019 mg/L；Cu2+對Eu(DPA)3有熒光猝滅效應(yīng)，其檢測限為0.031 mg/L；添加S2-形成CuS 沉淀物和OTC 的熱分解，可以實現(xiàn)熒光恢復(fù)(fluorescence recovery)。

Luo 等[30]以木質(zhì)衍生纖維素納米晶體(WCNs)和CDs 為基礎(chǔ)制備一種新型熒光分子印跡水凝膠(FMIH)，用于對四環(huán)素(TC)的選擇性吸附和敏感檢測，制備示意圖如圖3[30]所示。

圖3 FMIH制備示意圖Fig. 3 Schematic diagram of FMIH preparation

采用TEMPO/NaBr/NaClO 氧化體系處理漂白后的木漿制備WCNs，利用檸檬酸和乙二胺通過水熱法制備CDs，EDC/NHS 交聯(lián)劑實現(xiàn)WCNs 和碳點的偶聯(lián)；將WCNs-CDs 懸浮液與AA、MBA、TC 混合，再溶解PPS，產(chǎn)物經(jīng)洗脫得到FMIH。實驗結(jié)果表明，F(xiàn)MIH 以碳點為熒光探針，接觸TC 時能引起明顯的熒光猝滅，TC 的最大吸附量為544.4 mg/g，而成本僅為活性炭的3%，并且可循環(huán)再生利用。利用碳點和納米纖維素制備的水凝膠因低成本、多功能、強(qiáng)選擇性，在開發(fā)靈敏高效抗生素吸附劑方面提供了新的途徑。

1.4 生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

在過去幾年，光熱療(PTT)和光動力療法(PDT)因創(chuàng)傷小和高效性在抑制和殺死癌細(xì)胞研究中發(fā)揮了越來越重要的作用。熒光碳點可以吸收特定波長的光產(chǎn)生活性氧、自由基以及局部熱效應(yīng)，實現(xiàn)對癌細(xì)胞的破壞[31]。

Chen 等[32]設(shè)計了一種PTT 和PDT 協(xié)同作用的醛改性纖維素納米晶體/氮摻雜碳點(CCHO/NCD)可注射水凝膠。將檸檬酸和鄰苯二胺通過一鍋水熱法合成了NCD，用NaIO4氧化CNC 制備CCHO；混合CCHO 和NCD，利用NCD 上氨基和CCHO 上醛基發(fā)生席夫堿反應(yīng)生成共價鍵而快速合成水凝膠。在此研究中NCD 作為光療劑，表現(xiàn)出特征的激發(fā)依賴性發(fā)射，有光熱劑和光敏劑兩種作用，產(chǎn)生的單線態(tài)氧(1O2)對癌細(xì)胞有殺傷作用。研究結(jié)果表明，NCD/CCHO 水凝膠可通過注射器注入腫瘤內(nèi)，具有更長的停留時間和更高的治療濃度，實現(xiàn)PTT 和PDT 的高效治療，在660 nm 光照射下具有77.6%的超高光熱效率和0.37 的單線態(tài)量子產(chǎn)率，對腫瘤細(xì)胞有明顯抑制效應(yīng)，為癌癥的治療提供了一種更加便捷和微創(chuàng)性的治療手段。

PTT/PDT 也有一定局限性，即腫瘤微環(huán)境的缺氧限制1O2產(chǎn)率，導(dǎo)致PDT 效率降低。Chen 等[33]進(jìn)一步引入化學(xué)動力療法(CDT)，即利用芬頓反應(yīng)產(chǎn)生氧和活性氧克服這一障礙，并設(shè)計在660 nm 光照射條件下PTT/PDT/CDT 三模式癌癥治療的mCNC/Fe3O4@CD 水凝膠，該水凝膠的合成工藝及治療原理如圖4[33]所示。制備過程主要利用的是碳點表面氨基和 mCNC/Fe3O4改性醛基之間的席夫堿反應(yīng)。將Fe3O4納米顆粒分散在CNC 中，不僅減少磁性粒子團(tuán)聚，也提高CNC 磁響應(yīng)。通過腫瘤部位的H2O2水平升高和Fenton 反應(yīng)有效緩解缺氧，另外產(chǎn)生的羥自由基進(jìn)一步增強(qiáng)CDT 治療效率效果。這種基于碳點的多模式協(xié)同癌癥治療的可注射水凝膠可有效控制癌癥的發(fā)展，進(jìn)一步改善患者的生活質(zhì)量，為開發(fā)多功能生物醫(yī)學(xué)材料提供新思路。

圖4 mCNC/Fe3O4@CD 水凝膠合成工藝及癌細(xì)胞凋亡原理Fig. 4 Synthesis process and treatment principle of mCNC/Fe3O4@CD hydrogel

2 納米纖維素基熒光碳點復(fù)合薄膜的制備與應(yīng)用

納米纖維素是一種具有良好發(fā)展前景的可持續(xù)生物質(zhì)材料，通過納米纖維素和熒光碳點的交聯(lián)，可以制備出具有優(yōu)異光學(xué)性能和力學(xué)性能的納米纖維素基碳點復(fù)合薄膜。此復(fù)合薄膜可應(yīng)用于多個領(lǐng)域：在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，此復(fù)合薄膜可用于污水處理、污染物吸附等，利用碳點特性可以應(yīng)用于紫外線防護(hù)和陽光管理[34-35]；在食品應(yīng)用領(lǐng)域，此復(fù)合薄膜可用于食品的多功能抗菌傳感包裝，也可用于食品的新鮮度檢測等[36-37]?；贑Ds/CNF 的薄膜應(yīng)用廣泛，未來還會有更多的發(fā)展和應(yīng)用。

Si 等[37]報道了一種pH 響應(yīng)型智能薄膜，用于光學(xué)檢測食品中堿性生物胺(BAs)。此研究用綠色低共熔溶劑(DES)體系處理楊木鋸木屑，即氯化膽堿與草酸混合加熱后再與楊木鋸木屑反應(yīng)，收集纖維素纖維(CFs)和木質(zhì)素，CFs 用TEMPO 介導(dǎo)氧化體系生成COOH-CNF 懸浮液，真空過濾得到CNF 薄膜。木質(zhì)素用溶劑調(diào)節(jié)法進(jìn)行自組裝，然后木質(zhì)素和鄰苯二胺通過水熱法制備r-CDs(紅)，鄰苯二胺和均苯四甲酸通過溶劑熱法制備b-CDs(藍(lán))，溶于乙醇得到雙熒光探針溶液，用該溶液浸泡CNF 薄膜得到響應(yīng)型薄膜。隨著BAs 濃度的升高，該響應(yīng)型薄膜中探針的紅色熒光增強(qiáng)，而藍(lán)色熒光基本不變，實現(xiàn)食品新鮮度的實時便捷化檢測。該研究用DES 分離生物質(zhì)廢物中木質(zhì)纖維素成分，可實現(xiàn)木質(zhì)素和纖維素的高效利用，體現(xiàn)了綠色環(huán)保綜合利用的理念，并展示基于碳點的熒光智能薄膜在食品新鮮度檢測中的應(yīng)用前景。

Gan 等[35]制備了基于窄帶寬(半高寬為31 nm)紅色熒光碳點和CNC 的復(fù)合薄膜，用于紫外線的過濾和轉(zhuǎn)換。以木質(zhì)素和苯二胺為前驅(qū)體，硫酸為催化劑，通過水熱法制備碳點，然后用硫酸水解法催化微晶纖維素制備CNC。將CNC 溶于無水乙醇中，加入碳點并進(jìn)行超聲處理，將混合溶液與紫外線固化樹脂混合，經(jīng)玻璃基板滾壓和紫外光照射后得到產(chǎn)物薄膜。實驗結(jié)果表明，該薄膜有良好的機(jī)械性能、出色的光管理(透明度90%，霧度70%)和轉(zhuǎn)換能力。此研究以生物質(zhì)資源為基礎(chǔ)開發(fā)低成本綠色透明節(jié)能建筑材料，體現(xiàn)了碳中和的理念，在開發(fā)陽光管理功能復(fù)合材料中具有重要的發(fā)展前景。

3 其他納米纖維素/碳點復(fù)合材料的制備與應(yīng)用

除了上文提到的納米纖維素/碳點復(fù)合材料外，還有其他類型的復(fù)合材料，如油墨、納米紙以及氣凝膠等，這些材料可應(yīng)用于防偽以及環(huán)保等領(lǐng)域。

Wu 等[38]制備了一種以CNF 為骨架接枝熒光碳點的環(huán)保氣凝膠。以 Whatman 牌濾紙為原料用TEMPO 介導(dǎo)氧化制備羧基改性CNF，冷凍干燥后制成純CNF 氣凝膠，水熱法制備氨基改性碳點。以NHS/EDC 為催化劑交聯(lián)兩者，純化干燥得到熒光氣凝膠。該熒光氣凝膠在紫外光照射下發(fā)出明亮藍(lán)色熒光，碳點的最大接枝量為113 mg/g，該氣凝膠對水中超低濃度的戊二醛(1 mg/kg)表現(xiàn)出高靈敏度，可用于對NOx和醛的高靈敏識別，是一種具有潛在光學(xué)傳感應(yīng)用前景的功能材料。

Li 等[39]在碳點中引入稀土元素Yb 和Er，制備基于碳點和雙醛納米原纖化纖維素(DANFC)的復(fù)合水性熒光雙防偽油墨。用纖維素內(nèi)切酶兩段水解纖維素制得NFC，再用NaIO4氧化得到DANFC；然后通過還原胺化反應(yīng)將Yb/Er-CDs 接枝到DANFC 上，得到Y(jié)b/Er-CDs-DANFC，再將其加入PVA 水性油墨中，最終得到雜化防偽油墨。該研究中碳點表現(xiàn)出光致發(fā)光和上轉(zhuǎn)換發(fā)光，所得油墨具有紫外和近紅外雙激發(fā)機(jī)制，具有良好的熒光防偽性能，為其在印刷包裝行業(yè)的應(yīng)用起到借鑒作用。

Zhang 等[40]制備了一種新型近紅外和可見光雙發(fā)射透明防偽納米紙。用Yb3+摻雜碳點制備Yb3+-CDs，使用TEMPO 氧化體系制備氧化納米原纖化纖維素(ONFC)。通過EDC/NHS 交聯(lián)制得Yb3+-CDs-ONFC，用擠壓成膜法制成納米紙。實驗結(jié)果表明，該納米紙表現(xiàn)為3 種安全模式，在單紫外線激發(fā)下有很強(qiáng)的可見-近紅外雙發(fā)射，具有很高的透明度和優(yōu)異的防偽性能。將無色Yb3+-CDs-ONFC 溶液用作水性防偽油墨涂于紙或布上，也具有防偽特性。此類防偽材料的開發(fā)和應(yīng)用，能夠保護(hù)信息和財產(chǎn)安全，促進(jìn)科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

4 結(jié)語與展望

在現(xiàn)代社會中，人們正面臨著嚴(yán)重的環(huán)境問題，開發(fā)綠色環(huán)保功能材料變得尤為重要，這樣可以減少對環(huán)境的不利影響，降低生產(chǎn)成本，推動材料的可持續(xù)發(fā)展[41]。本文將促進(jìn)基于納米纖維素和碳點的熒光復(fù)合材料在離子檢測、藥物殘留檢測、生物傳感、防偽、生物醫(yī)學(xué)等方面的進(jìn)一步研究與發(fā)展。然而納米纖維素?zé)晒馓键c復(fù)合材料的制備與應(yīng)用仍面臨著很多挑戰(zhàn)。首先，為響應(yīng)綠色化學(xué)理念，人們需要關(guān)注的是如何通過簡便、經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)的方法制備熒光碳點，以及復(fù)合材料的回收和循環(huán)再生利用等。其次，碳點作為一種新型納米材料，其安全性是評價其應(yīng)用范圍和價值的重要因素；碳點不含有重金屬等有害物質(zhì)，然而其光降解產(chǎn)物具有細(xì)胞毒性和潛在的致癌作用，在考慮將納米纖維素?zé)晒馓键c材料用于環(huán)境和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域時，需要進(jìn)一步監(jiān)測和驗證其安全性，還要評估納米顆粒的環(huán)境風(fēng)險并進(jìn)行生態(tài)毒理學(xué)研究，減少對環(huán)境的潛在影響。納米纖維素和碳點復(fù)合材料在日常使用中會與其他物質(zhì)接觸，其安全性特別是與食品接觸時的安全性是非常重要的。因此，需要進(jìn)行相關(guān)的遷移研究和安全評估，以確保這類材料的安全性和可持續(xù)應(yīng)用。基于此而實現(xiàn)的納米纖維素和碳點熒光復(fù)合材料的高值綜合利用具有重要的研究意義。