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分子筛限域碳点：新一类具有超长荧光寿命的热致延迟荧光材料

来源: 找试剂网 2017-06-06 13:54:25

近年来，热致延迟荧光（TADF）材料因其在光电器件、光学传感、防伪等方面广阔的应用前景而成为研究的一大热点。但目前报道的TADF材料主要为有机材料和有机金属络合物，其延迟荧光寿命通常处于微秒到若干毫秒的范围。同时，由于三重激发态容易被氧气淬灭，TADF材料的发光性通常对氧气十分敏感。因此，开发新型空气条件下具有超长延迟荧光寿命的TADF材料对丰富TADF材料的种类、拓宽材料应用领域具有重要意义。

吉林大学于吉红院士（点击查看介绍）课题组长期致力于分子筛多孔功能材料的合成与制备的研究。该课题组提出了“量子点于分子筛中（dots-in-zeolites）”的合成策略，通过水热/溶剂热合成方法，将碳点原位限域在分子筛基质中，成功开发出一类全新的具有超长延迟荧光寿命的TADF材料（图1）。

图1. 碳点@分子筛复合材料的溶剂热合成过程示意图。图片来源：Sci. Adv.

应用该方法制备的碳点@分子筛复合材料在室温空气条件下即可展现出高达52.14%的荧光量子效率和长达350 ms的延迟荧光寿命。分子筛的纳米空间限域作用对这种独特的TADF发光现象起到关键作用，它可以有效地限制碳点表面官能基团的振转，稳定三重激发态；材料较小的单重态-三重态能级差（ΔEST）使电子在室温下即可实现从三重激发态到单重激发态的反系间窜跃，从而导致TADF发光现象。此外，分子筛基质可以有效阻隔空气中的氧气，避免三重激发态遇分子氧发生淬灭，使得材料的延迟荧光现象在空气环境下得以展现。文章还展示了材料在防伪方面的应用（图2）。“量子点于分子筛中”的合成理念对设计研发具有独特性能的TADF材料提供了一种全新的思路，该合成策略还可应用于其他类型的纳米荧光材料和主体基质材料中，为其在先进光电器件、生物成像等领域的应用开辟了新视角。

图2. (A) 碳点@分子筛复合材料的TADF发光机制示意图；(B) 碳点@分子筛复合材料的防伪应用示例。图片来源：Sci. Adv.

该研究成果发表于Science Advances 上，吉林大学在读博士研究生刘健聪为第一作者，李激扬教授为共同通讯作者。该论文一经发表，引起了国内外同行的高度关注。美国化学会（ACS）旗下C&EN以“A new record for delayed fluorescence ” 为题进行了报道[1]。英国皇家物理学会（IOP）旗下网站NanotechWeb的报道题目为“Carbon dots@zeolites glow for longer ”[2]，除了强调超长延迟荧光寿命之外，还称赞该文提出的“量子点于分子筛中”策略相当简便且通用，所制备的TADF材料能用于多种实际应用。

该项研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金项目和“111”计划的支持。

该论文作者为：Jiancong Liu, Ning Wang, Yue Yu, Yan Yan, Hongyue Zhang, Jiyang Li and Jihong Yu

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分子筛化学试剂

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