종이 기반 Carbon dot의 전구체에 따른 형광특성 변화 및 응용 = Comparison and Anti-counterfeiting Application of Carbon Dots Derived from Various Paper

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Given the wide usage of paper in printing, packaging, craft, and sanitary, the generation of unrecyclable paper has increased. For recycling these papers as a precursor of carbon dots (CDs), the comparison and optimization of the precursor is necessary. In this study, CDs were synthesized by the hydrothermal process of various paper samples, and their morphological, structural, and luminescent properties were analyzed. The CDs showed different optical absorption properties due to their surface ligands. In particular, the CDs from a box showed dominant emission at 411 nm (under 320 nm excitation) and highest luminescent intensity. In addition, the dependency of dominant emission wavelength varied with the paper type due to the difference in pulping and bleaching processes. Anticounterfeiting patterns were printed using a spray coating of CD ink to determine the performance of CDs in anticounterfeiting fields. The printed pattern showed high resolution under UV excitation but was invisible in daylight irradiation.

국문 초록 (Abstract)

종이는 일상생활에서 인쇄, 포장, 공예, 위생 등의 분야에서 널리 사용되고 있으며, 재활용이 불가능한 폐지의 양 또한 증가하고 있는 실정이다. 이러한 폐지를 Carbon dot의 전구체로 이용하기 위해서는 종이의 종류에 따른 Carbon dot의 물성분석 및 합성조건의 최적화가 필수적이다. 본 연구에서는 Carbon dot을 수열분해법으로 합성하고, 전구체로 사용한 종이의 종류에 따른 Carbon dot의 구조, 입자의 크기 및 표면형상, 형광특성의 차이를 분석하였다. 종이의 종류에 따라 Carbon dot의 표면에 존재하는 리간드에 의한 광학적 흡수가 달라지는 것을 확인하였다. 또한 박스를 사용하여 합성된 Carbon dot의 형광세기가 최대값을 가지고, 320 nm에서 여기하여 411 nm에서 형광세기가 최대가 되는 것을 확인하였다. 또한 종이의 종류에 따라 형광파장이 여기파장에 의존적인 특성과 독립적인 특성을 가지는 것을 확인하였다. 이는 펄프과정과 표백과정에 따른 종이의 화학적 조성 및 표면개질의 차이에 의한 것이다. 박스를 전구체로 한 Carbon dot을 위·변조 방지용 형광잉크로 응용하여 높은 해상도와 우수한 은밀성을 가지는 위·변조 방지용 형광 패턴을 스프레이 코팅법으로 인쇄 가능함을 확인하였다.

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