Lange Lebensdauer bei Raumtemperatur aufgrund des einzigartigen Lumineszenzmaterial Emissionsprozesses wird auf dem Gebiet der neuen Generation von optoelektronischen Bauelementen, optischer Sicherheit, chemisch / biologischer Sensoren, zeitaufgelöste Bildgebung, etc. Allerdings, in den letzten Jahrzehnte zu entwickeln, um die langlebige Leuchtmaterialtemperatur weit verbreitet (einschließlich kleiner organischer Moleküle, Übergangsmetallkomplexen und Seltenerd-Basis lange nachleuchtende Material) haben in der Regel komplexe vorbereitete Reinigungsverfahren teure Ausgangsmaterialien erfordert, die potentielle Toxizität oder harten Bedingungen eine lange Lebensdauer und andere Mängel zu erzeugen. um somit die Entwicklung von einfachen Zubereitung, Die Kosteneffizienz, geringe Toxizität und lange Lebensdauer des Emissionsmaterials unter herkömmlichen Umweltbedingungen sind die drängendsten Probleme auf diesem Gebiet.
Auf Kohlenstoffbasis lichtemittierendes Material (Kohlenstoff) werden die Punkte in den letzten Jahren eine neue Klasse von lumineszierendes Material entwickelt, da das Verfahren einfach ist eine gereinigte, stabile photophysikalischen und chemischen Eigenschaften der Vorbereitung, Emissionseigenschaften einstellbar, einfache Modifikationsfunktion und einen wasserlöslichen biokompatiblen gut und andere Vorteile, wurde seit 2004 um weit verbreitete Besorgnis Forscher fanden heraus, und zeigte ein großes Potenzial Anwendungen in vielen Bereichen der chemischen / biologischen Sensor, biologische Bildgebung, medizinische Diagnostik und Therapie, Photo und Photovoltaik-Geräte usw. Die Forschung die in den letzten über die Regulierung der Erforschung und Herstellung Fluoreszenzeigenschaften, Lumineszenz-Mechanismus und mögliche Anwendungen solcher Materialien konzentriert Jahre, langlebige Leucht Eigenschaften seiner Forschung ist noch relativ begrenzt.
Um die Anwendungsbereiche von Kohlenstoff Punkt weiter ausbauen und die aktuellen Probleme auf dem Gebiet der Forschung Raumtemperatur langlebige lichtemittierenden Materialien zu lösen, da 2015, langlebige Kohlenstoff Punkte Ningbo Institut für Werkstofftechnik Engineering, Chinesische Akademie der Wissenschaften Linheng Wei Chiang Kai-Doc-Forschungsgruppe um Raumtemperatur, Launch Regulierung und Anwendung durchgeführt eine Reihe von Arbeiten.
Frühe Studien haben gezeigt, dass Forschungsgruppe, und mit einem Zwei-Photonen-Fluoreszenzemission charakteristischer Punkt basierend auf einer Kohlenstoff-Phenylendiamin vorbereitete Kohlenstoffquelle (Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 5360-5363). 2015 Jahre von ihnen Polyvinylalkohol (PVA) -Komplexe, Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Molekülen der PVA-Kohlenstoff-Stelle der Wechselwirkung, Kohlenstoff unterdrücken den Rotationsmittelpunkt der Strahlung, Vibrationen und Triplettexzitone stabiler nicht-strahlenden Übergänge angeregten Triplettzustand, einen Temperaturpunkt von Kohlenstoff zu erreichen, lange Lebensdauer Phosphoreszenzemission. Kohlenstoff-Bindungsstelle selbst lumineszenten Eigenschaften von zwei-Photonen-Fluoreszenz hat, erstmals über die Emissionseigenschaften von Kohlenstoff-Dreifachpunkten (obere und untere Fluoreszenz und Phosphoreszenz Umwandlung) als ihre möglichen Anwendungen in Sicherheitstinte Triplett (Fig. 1) Verwandte Arbeit veröffentlicht in der Zeitschrift "deutsche Angewandte Chemie" (Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 7231-7235) Papieren VIP und Abdeckung zu bilden.
Obwohl die obige Arbeit eine langlebige Phosphoreszenzemission von Kohlenstoffpunkten bei Raumtemperatur erreicht, kann sie nur in einem trockenen festen Zustand beobachtet werden, da die Wasserstoffbindungen durch den Einfluss von Wassermolekülen leicht beschädigt werden und somit Kohlenstoffpunkte in der Dispersion nicht erhalten werden können. die lange Emissionslebensdauer., um den Einsatzbereich rt lange Lebensdauer Kohlenstoff Emissionspunkt zu erweitern, sie im Jahr 2016 innovativer schlägt in kovalente Bindungen (Wasserstoffbrücken statt des üblichen) angeregten Zustand Idee Kohlenstoff stabilen Fixpunkts leicht eindispergiert Da die kovalente Bindung eine stärkere Wechselwirkung mit der Wasserstoffbrücke hat, ist es weniger wahrscheinlich, dass die Bindung zwischen dem Kohlenstoffpunkt und nSiO2 zerstört wird, und die langlebige Lumineszenz des Kohlenstoffpunkts in dem wässrigen Dispersionssystem wird zum ersten Mal erhalten. (2) ferner wird, da ein stärkeres kovalente Wechselwirkungen, so dass der angeregte Singulett-Zustand von Punkt C reduziert, und die Bandlücke (ΔEST) zwischen dem Triplett-Zustand, ist ein weiterer Beweis für das Materialsystem ausgestellt lange Lebensdauer verzögertes Fluoreszenzemission basiert, aber der Lichtemissionsteil des Leuchtstoffes, umfassend das Mischen der Komponenten. Schließlich ist die Verwendung von langlebigen Leuchteigenschaften des Systems beeinflussen die Eigenschaften von Wasserdampf ist kleiner, und der Bindungspunkt von Kohlenstoff-Verbund Wasserstoff PVA Wasserdampfdurch beschädigt, um eine feuchtigkeitsempfindliche Informationen mehrere Verschlüsselungsanwendungen zu erreichen. Related Arbeit veröffentlicht in der Zeitschrift „chemische Materialien“ (Chem. Mater. 2017, 29, 4866? 4873).
Obwohl die vorangegangene Arbeit die langlebige Emission von Kohlenstoffpunkten unter der Umgebung von Feststoff- und Wasserdispersionen erreichte, basiert sie im Wesentlichen auf der Vermischung mit anderen Materialien, was in gewissem Umfang den Umfang und die Flexibilität ihrer praktischen Anwendung begrenzt. Punkt Kohlenstoff Entwicklung selbst hat eine Raumtemperatur für eine lange Lebensdauer Emissionseigenschaften ist von großer Bedeutung, da 2017 mit verwandter Forschungstradition Raumtemperatur Phosphoreszenz Materialien, sie spekulieren, Punkt Kohlenstoff hergestellt, wenn folgende Bedingungen langlebiger Leucht Eigenschaften :. ① erwartet werden Punkt Kohlenstoff hat eine amorphe Struktur oder einen Polymer, wie beispielsweise Matrix-Lichtemissionsstrukturen in der Mitte seines wirksame Isolierung, festen, nicht-strahlenden Prozesses können unterdrückt aufgenommen werden; ② Kohlensauerstoffreich Punkt (C = O und OH), N (C = N und NH 2) oder Halogen (Br, I) funktionelle Gruppen, wobei diese Gruppen auf der einer Seite als potenzielles Emissionszentrum, während eine effektive Wasserstoff oder Halogen-Bindung, um weiter die angeregte Triplett zu stabilisieren; ③ Kohlenstelle umfassen Das Dotieren von Elementen wie B, N, P oder Halogen kann eine stärkere Spin-Bahn-Kopplung induzieren und die Durchkreuzung des angeregten Zustandes zwischen den Systemen verbessern, wodurch mehr Tripel gefördert wird Die Produktion von Staaten.
Basierend auf der obigen Idee, TF Mikrowellenbestrahlung Wärmebehandlungsverfahren Äthanolamin wässrige Phosphorsäurelösung ist, ist eine lange Lebensdauer erhalten (1,46 Sekunden sichtbar mehr als 10 Sekunden) bei Phosphoreszenz Emissionspunkt Raumtemperatur von Kohlenstoff. Weitere Studien haben gezeigt, dass Kohlenstoff-Punkt gezeigt eine amorphe Struktur kann die Anwesenheit von Teilchen in den Wasserstoffbindungsgruppen erzeugt werden, und N, kann P der Grund dafür sein, dass der Element-dotierte Kohlenstoff Ort Phosphoreszenz lange Lebensdauer bei Raumtemperatur zu erzeugen. diese Arbeit erzielt effizient (Umwandlung von Licht mit langer Lebensdauer Emissionspunkt über Eigenschaften von Kohlenstoff 70%) und bequem (5 Minuten Mikrowellenheizung), Gramm (2,8 g) hergestellt wurde (Abbildung 3). die Ergebnisse der jüngsten Forschung veröffentlicht in der Zeitschrift "deutsche Angewandte Chemie" (Angew. Chem. Int. Ed. 2018, DOI : 10.1002 / anie.201802441).
Zur Klärung der Ursachen der langlebigen Phosphoreszenz bei Raumtemperatur im obigen Kohlenstoffpunktsystem wurde gleichzeitig die Umwandlung des hergestellten Kohlenstofffleckmaterials von Fluoreszenz zu langlebiger Phosphoreszenz durch ein schrittweises Erhitzungsverfahren (180 ° C und 280 ° C) erreicht und entsprechend weiter untersucht. Die strukturellen Änderungen bei der Herstellung dieser Art von Kohlenstoffpunkten und die möglichen Ursachen für langlebige Raumtemperatur-Phosphoreszenz: Gemäß den Charakterisierungsergebnissen der Produkte, die durch zweistufiges Erhitzen erhalten werden, wird angenommen, dass die Rohmaterialmoleküle bei einer relativ niedrigen Erwärmungstemperatur (180 ° C) Ethylendiamin / Ethanolamin mit Phosphorsäure), die hauptsächlich Dehydratisierungskondensation, Polymerisation und andere chemische Vernetzungsreaktionen, Fluoreszenz- und ein Polymer mit einer Kohlenstoff-Punktstruktur aufweist, die durch erhöhte Vernetzungsfluoreszenz Prinzip (ohne langlebige Phosphoreszenz Emission); Punkt als die Phosphorkohlen (280 deg.] C) Verarbeitung bei hohen Temperatur, wobei die Polymerstruktur eine weitere Entwässerung stattfindet Karbid, ein chemische Vernetzungsreaktion mit Kohlenstoff-Emissionseigenschaften des Leuchtstoffpunktes. sie spekulierten, dass die Phosphoreszenz-Emission ist im Wesentlichen auf die Hochtemperaturbehandlung (280 ℃ ) eine dichtere Struktur, begünstigen die Bildung von Wasserstoffbindungen innerhalb des Teilchens, und weiter durch die Unterdrückung der freien Rotation durch den Übergang und die strahlungslose enthält Luminophore zu erzeugen, Stable angeregter Triplettzustand, was zu einer effizienten phosphoreszierender Emission. Zusätzlich zeigen Vergleichsversuche, daß N, P dotierte Emitter spielen eine Schlüsselrolle bei dem langlebigen Typ von Kohlenstoff-Punkt-System.
Diese Arbeit ist nicht nur weiter, um den Prozess der Erzeugung und veranschaulicht mögliche Quellen des langlebigen Typs Kohlenstoff-Punkt-Systems Phosphoreszenzemission, sondern auch das erste Mal, wenn ein Stimulus reagierende Material mit einem Wärmeerzeugungs Phosphoreszenz. Mit diesem spezifischen Charakteristik (fluoreszierenden Material aufweist, ist Die Umwandlung von Heizung in langlebige phosphoreszierende Materialien bei Raumtemperatur untersucht mögliche Anwendungen im Bereich der fortgeschrittenen Fälschungssicherheit und des Informationsschutzes (Abbildung 4) .Die Ergebnisse dieser Studie wurden kürzlich in der Zeitschrift "Advanced Materials" (Adv. Mater., 2018) veröffentlicht. 1.800.783).
Mehr Arbeit wurde von der National Natural Science Foundation, der Natural Science Foundation der Provinz Zhejiang, Ningbo Fund, KC Wong Education Foundation und Chongqing graduieren innovative Projekte unterstützt.
Abbildung 1 (links) Herstellung von Carbon Dots und Up-Down-Konversion Fluoreszenz und Phosphoreszenz Dreifachemissionen von PVA-Verbundfolien; (Right) Mögliche Anwendung von dreifach fälschungssicheren Tinten
Abbildung 2: Herstellung von Kohlenstoffpunkten und deren kovalente Bindung mit nSiO2 zur Erzielung einer in Wasser dispergierbaren, langlebigen Lumineszenz (wässrige RhB-Lösung Lumineszenzeigenschaften als Kontrolle)
Abb. 3 Hocheffektive, grampräparative und langlebige Lumineszenzeigenschaften von ultra-langlebigen phosphoreszierenden Kohlenstoffpunkten bei Raumtemperatur
Abbildung 4 Kohlenstoffpunkte mit thermischer Reaktion auf Phosphoreszenz und ihre potenziellen Anwendungen für den Schutz von Informationen und Fälschungen
