皮革工业是我国最重要的经济支柱之一，在我国的经济发展中起着不可或缺的作用，但是边角料的大量产生与堆积造成了资源的浪费和环境的污染。因此妥善处理废弃革屑对于经济和环境的发展具有重要意义。近年来，假冒伪劣产品越来越严重，给企业、政府和消费者造成了严重的损失。因此急需开发一种高效的防伪技术。

鉴于此，陕西科技大学马建中教授团队以废弃革屑为原料，通过一步溶剂热法和水热法制备了红色荧光碳点，绿色荧光碳点和蓝色荧光碳点，如图1所示。结果表明共轭结构的增加、石墨化程度的增加和官能团的引入可以有效地增加电子跃迁的能级并调整碳点的发光特性。利用其优异的光学性能制备了防伪图案、薄膜和编码。在实现废弃革屑资源利用化的同时提升了防伪效果。

图1：碳点的制备及其在防伪中的应用

图2为三原色碳点的荧光光谱图，R-CDs、G-CDs和B-CDs的最佳激发波长分别为502 nm、429 nm和355 nm，对应的最佳发射波长分别为612 nm、535 nm和429 nm。并且R-CDs、G-CDs没有激发依赖性，B-CDs具有激发依赖性。

图2：R-CDs（a）、G-CDs（d）和B-CDs（g）的激发和发射光谱图；R-CDs（b）、G-CDs（e）和B-CDs（h）在不同激发波长下的发射波长光谱图；R-CDs（c）、G-CDs（f）和B-CDs（i）的激发发射矩阵图

图3为三原色碳点的FT-IR光谱图、放大FT-IR光谱图、XRD谱图、Raman光谱图和Zeta电位图，从图中可以观察到碳点均存在羧基，羟基等官能团。而共轭结构、石墨化的程度和官能团的结合是引起碳点发射波长不同的主要原因。碳点的尺寸越大，石墨化程度越高，羧基官能团和石墨氮含量越大，碳点的发射波长越接近红外方向。

图3：R-CDs，G-CDs和B-CDs的红外光谱图（a）、放大红外光谱图（b）、XRD谱图（c）、拉曼光谱图（d）和Zeta电位图（e）

如图4（a）和（b）所示，在365 nm紫外灯照射下呈现出“樱桃、7、8和防伪薄膜”的信息。此外，如图4（c）所示，在打印机打印了一组由“8”组成的防伪编码，在日光下接近无色，然而在365 nm紫外灯照射下呈现出“5301011521764394”的编码，提升了防伪效果。

图4：CDs的防伪应用：（a）日光下的照片；（b）365 nm紫外灯照射下的照片；（c）防伪编码：日光下（左）和365 nm紫外灯照射（右）下的照片

该成果以“Turning waste into treasure: Multicolor carbon dots synthesized from waste leather scrap and their application inanti-counterfeiting”为题在国际期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》上被遴选为Supplementary Cover论文。本文的第一学生作者为陕西科技大学2020级硕士研究生李莉，通讯作者是陕西科技大学张文博副教授和马建中教授。

文章信息：

Wenbo Zhang, Li Li, Mengru Yan, Jianzhong Ma, Jianing Wang, Chao Liu, Yan Bao, Hua Jin, Qianqian Fan. Turning waste into treasure: Multicolor carbon dots synthesized from waste leather scrap and their application in anti-counterfeiting[J]. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2023, 11(13): 5082-5092.

文章链接：

DOI:10.1021/acssuschemeng.2c07045