辽科大《AOM》：碳点新进展及其在防伪和信息加密中的应用

室温磷光（RTP）材料由于其长寿命特性在新一代光电器件、传感、生物成像和显示中具有不可替代的优势。碳点（CDs）作为新兴的碳纳米发光材料，由于其独特的光学性能，低毒，化学惰性好，易于制备，在众多发光材料中脱颖而出，成为RTP材料的重要组成部分。但是，CDs在固态下的会触发ACQ效应，严重限制了其在RTP材料方向上的发展。从理论上讲，稳定三重态、抑制非辐射驰豫的最有效方法是将CDs嵌入适当的基质中来限制分子的振动和旋转。目前，基于CD的RTP材料的报道取得了很大的成绩，但这些基于CDs的RTP材料的磷光主要局限于绿色。关于蓝色，黄色和红色磷光发射的报道仍非常罕见。因此，开发具有全彩RTP发射的CDs基材料是亟待解决的问题。

为此，辽宁科技大学研究团队通过简单的两步法制备了PAM平台上基于CDs的全彩色（蓝色，绿色，黄色和红色）RTP材料，相关研究成果以“ExplorationofRoom-TemperaturePhosphorescenceandNewMechanismonCarbonDotsinaPolyacrylamidePlatformandtheirApplicationsforAnti-CounterfeitingandInformationEncryption”为题发表在Advancedopticalmaterials。

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作者采用水热法制备了4种CDs。经过离心、透析和冷冻干燥后，将制备好的CDs分别分散到PAM基质中，得到4种全彩色CDs@PAM复合材料。这4种CDs根据其365nm激发下的荧光颜色分别被命名为B-CD，G-CD，O-CD和R-CD（蓝色，绿色，橙色和红色）。四种CDs@PAM复合体的磷光发射在CIE色坐标中分别位于（0.16、0.27）、（0.20、0.41）、（0.58、0.42）和（0.63、0.37），与发射颜色一致。FT-IR结果证实，这些CDs含有丰富的官能团，无需进一步的化学修饰即可赋予优异的水溶性。HR-TEM下。四种CDs具有明显的晶格条纹，晶格间距为0.21，0.21，0.34和0.21nm，分别对应于石墨碳的（100），（100），（002）和（100）晶面。XRD图像显示出类似的宽衍射带，揭示了CDs固体的无定形性质。XPS光谱结果表明，O和N元素成功掺杂到4种CDs中，并在CDs中形成大量可以与PAM形成强分子间氢键的化学键。

紫外-可见(UV-vis)吸收光谱显示B-CDs分别在220、284和350nm处具有三个吸收峰；G-CDs分别在211、251和350nm处有三个吸收峰；O-CDs分别在208、273和441nm处有三个吸收峰；R-CDs分别在206、270和540nm处具有三个吸收峰。这可以归因于石墨烯sp2碳网格中C=C键的π-π*跃迁和CDs表面C=O/C=N键的n-π*跃迁。CDs的荧光激发光谱和吸收光谱之间良好的一致性表明，四种CDs的荧光主要来自C=O/C=N部分的电子跃迁。B-CDs、G-CDs、O-CDs和R-CDs的最佳激发波长分别为320、350、411和540nm；最大发射波长分别为466、514、601和622nm，表明从蓝色到红色的彩色荧光CDs的成功制备，为全彩RTP/CDs复合材料提供了关键的前驱体材料。

四种CDs@PAM复合材料既有荧光发射，又有磷光发射。其荧光发射波长分别为443、494、578和614nm即为蓝色、绿色、黄色和红色发射。而其最佳磷光发射波长（红线）分别位于476、502、586和633nm，对应于蓝色、绿色、黄色和红色RTP。值得一提的是，FL光谱和RTP光谱具有较小的波长偏移，这对于先进光学防伪非常有用。CDs@PAM复合材料的平均磷光寿命分别为637、583.81、503.23和478.97毫秒。肉眼可见的余辉寿命分别为12、8、6和2.4秒，这比文献中报道的大多数都长。复合材料RTP寿命的这种显着差异表明CDs和PAM之间的相互作用可能在余辉行为中起重要作用。

总地来说，作者首次提出了一种在CDs@PAM复合材料中激活全色RTP的有效方法，不仅能大规模制备基于CDs的RTP复合材料，也为系统研究基于CDs的RTP材料中CDs和底物之间的相互作用提供了新的思路。（文：文和）

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