制备具有荧光示踪功能的硼掺杂银杏叶碳量子点木材防腐剂

摘要

【目的】环境友好型木材防腐剂的开发中，示踪功能对于木材防腐效果的评价研究具有重要意义。为充分发挥银杏叶的抗菌性能、硼砂的阻燃性能以及碳量子点的荧光示踪功能，制备一种新型硼掺杂银杏叶碳量子点（B-CQDs）木材防腐剂，以丰富环境友好型木材防腐剂体系，拓宽碳量子点抗菌性和荧光示踪应用。【方法】以绿色生物质银杏叶为碳源，硼砂为硼元素掺杂剂，通过水热法一步合成B-CQDs木材防腐剂，进行单因素实验探究最优制备工艺。采用荧光光谱、紫外可见光光谱、透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X-射线光电子能谱（XPS）等测试方法对其性能进行表征。以白腐菌彩绒革盖菌和褐腐菌密黏褶菌作为供试菌种，通过抑菌圈试验对不同质量分数的B-CQDs木材防腐剂抑菌效果进行综合评价。【结果】以荧光强度为参考指标，B-CQDs木材防腐剂最佳制备条件：水热反应时间3.0 h，水热反应温度180℃，银杏叶用量0.5 g，银杏叶与硼砂质量比5∶1。B-CQDs呈类球状，平均粒径为2.41 nm，分散性较好。B-CQDs木材防腐剂具有激发波长依赖性和荧光稳定性，在365 nm紫外光照射下发出明亮蓝色荧光。FTIR与XPS分析的元素组成和官能团信息一致，表明硼元素成功掺入碳量子点。木材腐朽真菌抑菌圈试验结果表明：随着B-CQDs木材防腐剂质量分数的增加，其对2种木材腐朽真菌的抑制效果逐渐增强，B-CQDs木材防腐剂抑制效果优于未掺杂的碳量子点木材防腐剂。当B-CQDs木材防腐剂的质量分数为0.80%时，彩绒革盖菌和密黏褶菌的抑菌圈直径均达到最大值，分别为54.15和63.59 mm。【结论】本研究成功制备了B-CQDs木材防腐剂。该防腐剂具有光致发光特性和荧光示踪功能，且对彩绒革盖菌和密黏褶菌2种常见的木腐真菌均有较好的抑制作用，具备作为环境友好型荧光示踪木材防腐剂的潜力。

关键词

木材防腐 / 荧光 / 示踪 / 碳量子点 / 银杏叶 / 硼掺杂 / 木腐菌

基金资助

国家自然科学基金项目（31500470）; 黑龙江省自然科学基金项目（C2016014）