近日，鄭州大學(xué)物理學(xué)院材料物理研究所在磷光碳納米點(diǎn)合成方面取得進(jìn)展，相關(guān)結(jié)果以題為“Self-exothermic reaction driven large-scale synthesis of phosphorescent carbon nanodots”的論文，發(fā)表于中國科技期刊卓越行動計(jì)劃領(lǐng)軍期刊《Nano Research》上。論文第一作者為物理學(xué)院博士研究生宋世玉，通訊作者為青年教師劉凱凱副教授，單崇新教授以及尚遠(yuǎn)博士。

碳納米點(diǎn)作為新興的發(fā)光材料，是碳材料家族中的重要成員，近年來因其良好的生物兼容性以及與有機(jī)室溫磷光材料相當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)特性受到越來越多的科研工作者的關(guān)注。目前，包括水熱法和微波輔助合成在內(nèi)的一系列合成室溫磷光碳納米點(diǎn)的方法被發(fā)展起來。這些方法易于掌握，但這些合成的磷光碳納米點(diǎn)的方法的合成條件往往需要較高的溫度，不利于其大批量生產(chǎn)和應(yīng)用。因此，開發(fā)簡便、快速、大規(guī)模合成室溫磷光碳納米點(diǎn)的路線有助于推動其研究和應(yīng)用。

在本工作中，作者利用碳點(diǎn)前驅(qū)物苯酐和乙二胺接觸時快速的自發(fā)放熱反應(yīng)，放出的熱量進(jìn)一步推動碳點(diǎn)進(jìn)行交聯(lián)和碳化，形成具有室溫磷光的碳納米點(diǎn)，其制備產(chǎn)率可達(dá)90 %，且可以實(shí)現(xiàn)宏量磷光碳點(diǎn)的制備。實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算表明，在形成的碳點(diǎn)中異原子摻雜的sp2雜化碳核作為一個高效的發(fā)光中心，異原子的存在有利于碳點(diǎn)的激發(fā)態(tài)電子從單重態(tài)到三重態(tài)的系間竄躍，實(shí)現(xiàn)三重態(tài)電子的布居。通過調(diào)控周圍環(huán)境的溫度，碳納米點(diǎn)的磷光壽命可實(shí)現(xiàn)由193 ms到1.13 s的調(diào)節(jié)，這一研究結(jié)果為室溫下大規(guī)模合成磷光碳點(diǎn)的研究提供了新的途徑，從而有望推動其走向應(yīng)用的步伐。

該工作得到了國家自然科學(xué)基金、中國博士后等項(xiàng)目的資助。

全文鏈接：https://doi.org/10.1007/s12274-020-3204-z