最近，東南大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院的徐淑宏和王春雷老師團(tuán)隊(duì)，在《SCIENCE CHINA Chemistry》期刊上以東南大學(xué)為唯一完成單位，發(fā)表了題為“Carbon Dots@Homogenous Matrix Composite with Room-Temperature Phosphorescence via Controllable-Carbonization Technology”的研究成果。
室溫磷光材料在信息安全、光電器件和生物成像等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。目前主流的室溫磷光材料主要基于有機(jī)金屬?gòu)?fù)合物或過渡金屬基無機(jī)復(fù)合材料，但這些材料普遍存在毒性較高、成本昂貴、純化工藝復(fù)雜以及穩(wěn)定性不足等缺陷。碳點(diǎn)（Carbon dots, CDs）以其低毒性、制備簡(jiǎn)便、成本低廉以及可調(diào)控的光學(xué)特性等優(yōu)勢(shì)，展現(xiàn)出作為新型室溫磷光材料的巨大潛力。目前，實(shí)現(xiàn)碳點(diǎn)室溫磷光的常見策略是將碳點(diǎn)嵌入諸如苯硼酸、硅膠和三聚氰胺等異質(zhì)基質(zhì)中。然而在部分案例中，碳點(diǎn)與異質(zhì)基質(zhì)間的相互作用較弱，其對(duì)三重態(tài)激子非輻射躍遷的抑制作用不足，最終導(dǎo)致室溫磷光發(fā)射無法實(shí)現(xiàn)。針對(duì)這一關(guān)鍵問題，我們提出了一種新的方案：通過可控碳化策略，有效的構(gòu)建了碳點(diǎn)-同質(zhì)基質(zhì)體系，實(shí)現(xiàn)更為高效的室溫磷光發(fā)射。
本工作通過可控碳化策略制備出一種新型碳點(diǎn)@同質(zhì)基質(zhì)（記為CPDs@PDs）復(fù)合材料，該材料兼具固態(tài)熒光與室溫磷光特性。具體來說，鄰苯二胺前驅(qū)體首先發(fā)生聚合反應(yīng)形成聚合物點(diǎn)（PDs），然后在微量酸的條件下，部分PDs碳化為碳化聚合物點(diǎn)（CPDs），而未碳化的PDs則作為同質(zhì)基質(zhì)均勻分布在體系中。由于CPDs與PDs之間的同源性，CPDs和PDs的表面具有相似的化學(xué)成分，這使得它們之間能夠發(fā)生強(qiáng)烈的分子間π-π相互作用。這種相互作用不僅顯著提升了熒光發(fā)射的色純度，還有效抑制三重態(tài)激子的非輻射躍遷，從而成功實(shí)現(xiàn)了高效的室溫磷光發(fā)射。
以上工作第一作者為電子科學(xué)與工程學(xué)院在讀博士生孫洪燦和碩士畢業(yè)生趙勇超。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的支持。
文章信息
