近期，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)院固體所能源材料與器件制造研究部蔣長(zhǎng)龍研究員團(tuán)隊(duì)在多色長(zhǎng)壽命室溫磷光發(fā)光材料方面取得新進(jìn)展，設(shè)計(jì)了一種新方法，制備出具有從藍(lán)色到綠色的多色超長(zhǎng)室溫磷光發(fā)射的碳化聚合物納米點(diǎn)材料，在防偽和信息加密等方面顯示出潛在應(yīng)用。相關(guān)研究成果發(fā)表在國(guó)際材料化學(xué)領(lǐng)域TOP期刊Advanced Science (Adv. Sci., 2024, DOI: 10.1002/advs.202400781)上。      室溫磷光（Room-Temperature Phosphorescnece, RTP）材料可以在激發(fā)光源停止后繼續(xù)發(fā)出一段時(shí)長(zhǎng)的冷光，因而在防偽、信息加密、顯示和生物成像等方面具有著廣泛的應(yīng)用。在室溫磷光材料中，碳點(diǎn)（CD）類材料由于制備方法簡(jiǎn)單、光穩(wěn)定性好和毒害性低等優(yōu)點(diǎn)在RTP材料的構(gòu)建中得到了廣泛的關(guān)注。磷光發(fā)射所需要的三重態(tài)激子通常以分子振動(dòng)等非輻射形式損耗能量，因此具有長(zhǎng)壽命和高亮度的碳點(diǎn)RTP材料往往難以獲得。此外，發(fā)光基團(tuán)的單一性會(huì)導(dǎo)致在單一碳點(diǎn)RTP體系中難以獲得多色的磷光發(fā)光。這些問(wèn)題限制了碳點(diǎn)類RTP材料的應(yīng)用范圍。因此，有必要開(kāi)發(fā)一種具有長(zhǎng)壽命和高量子產(chǎn)率的多色室溫磷光碳點(diǎn)材料。

固體所研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種基于鄰苯二胺（oPD）和聚丙烯酸（PAA）水熱法合成的碳化聚合物納米點(diǎn)，并通過(guò)熱處理的方法將碳點(diǎn)嵌入剛性固定基質(zhì)氧化硼（B2O3）中，獲得了具有藍(lán)色到綠色發(fā)光的超長(zhǎng)RTP碳點(diǎn)復(fù)合材料（oP-CDs@ B2O3）。鄰苯二胺的引入通過(guò)摻雜氮原子為碳點(diǎn)提供了多色發(fā)光中心，而聚丙烯酸作為長(zhǎng)鏈聚合物，使得碳點(diǎn)具有碳化聚合物納米點(diǎn)的性質(zhì)，其長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)通過(guò)共價(jià)鍵等有效的固定了碳點(diǎn)內(nèi)部的發(fā)光色團(tuán)，從而減少三重態(tài)激子的非輻射損耗，這種聚合物交聯(lián)增強(qiáng)了碳點(diǎn)的磷光發(fā)射。同時(shí)，外部的剛性基質(zhì)氧化硼通過(guò)自身的剛性和與碳點(diǎn)之間的共價(jià)鍵和氫鍵等作用力，進(jìn)一步減少了碳點(diǎn)的非輻射損耗。聚合物結(jié)構(gòu)和剛性基質(zhì)的共同作用使得oP-CDs@ B2O3具有了長(zhǎng)磷光壽命和高量子產(chǎn)率。oP-CDs@ B2O3肉眼可見(jiàn)的磷光余輝時(shí)長(zhǎng)最長(zhǎng)達(dá)到了49 s，磷光量子產(chǎn)率最高達(dá)到了19.5%，并且具有出色的抗光漂白性，在信息加密和防偽方面具有重要潛在應(yīng)用。

上述研究工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研究與發(fā)展計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、安徽省重點(diǎn)研究與發(fā)展計(jì)劃、安徽省自然科學(xué)基金的支持。

文章鏈接： https://doi.org/10.1002/advs.202400781

圖. 多色長(zhǎng)壽命碳點(diǎn)室溫磷光復(fù)合材料的制備示意圖和在防偽方面的潛在應(yīng)用。