天津大学封伟教授团队在长寿命室温磷光氟氮双掺杂碳量子点领域取得重要进展
近日，天津大学材料学院封伟教授团队制备出具有自保护超长室温磷光性能的氟氮双掺杂碳量子点（FNCDs）。该研究成果于2018年7月25日以“Self-protective Room-Temperature Phosphorescence of Fluorine and Nitrogen Co-doped Carbon Dots”为题在线发表在Advanced Functional Materials杂志上，论文第一作者为博士生龙鹏。
这种氟氮双掺杂碳量子点表现出优异的荧光pH稳定性和自保护室温磷光pH响应性，其室温磷光寿命在强碱性环境下达到1.21秒。用氟氮双掺杂碳量子点的水分散液制备的墨水可以通过商业喷墨打印机将设计的复杂图案、文字等加密信息打印在滤纸上，待其干燥后在紫外灯下发射出强烈的固态蓝色荧光，移去紫外灯后会发射出自保护绿色磷光。因此，基于氟氮双掺杂碳量子点隐形墨水可被应用于信息记录/读取、防伪和隐写术领域。同时，这种双元素共掺杂技术为室温磷光材料的设计和应用提供了新思路。
氟氮双掺杂碳量子点及其在信息安全中的应用
室温磷光碳量子点具有高光稳定性、低毒性、生物相容性好、低能耗的制备过程等优势，使其在高信息安全领域具有非常潜在的应用价值。特别是自保护的室温磷光碳量子点有以下几点优势：
1、无需考虑基质辅助的氧隔离层就可以实现室温下高效磷光发射；
2、外界刺激可以直接作用于裸露的碳量子点，有利于设计具有外界刺激响应性的磷光传感器；
3、可以通过喷墨打印技术实现复杂的图案设计；
4、磷光性能可以实现时间维度和空间维度的高安全信息保护。
但是目前报道的绝大多数基于碳量子点的室温磷光材料中，需将碳量子点嵌入到基质中才能获得室温磷光发射现象。如何实现碳量子点的自保护磷光性能仍然存在巨大挑战。
据了解，发光隐形材料，特别是室温磷光材料，具有长发光寿命和独特的单线态-三线态跃迁等优异特征，且其磷光发射可以消除短寿命的荧光和光散射背景，能起到非常显著的加密效果，是光子加密信息的重要载体。其在信息安全领域广泛应用，具有非常高的经济价值，因而引起了科学家的极大研究兴趣。
天津大学封伟团队长期致力于氟化碳纳米材料的开发，近年来在氟化碳纳米管（Chem. Eng. J., 2018, 349 756; J. Power Sources, 2011, 196, 2246; Electrochim. Acta, 2013, 107, 343）、氟化石墨烯（Adv. Sci., 2016, 1500413; Chem. Commun., 2018, 54, 2727; J. Mater. Chem. C, 2018, 6, 6378; Carbon, 2017, 116, 338; J. Power Sources, 2016, 312, 146; Nanoscale, 2014, 6, 2634; J. Mater. Chem. A, 2015, 3, 23095）和氟化碳量子点（Adv. Funct. Mater., 2018, ; ACS Appl. Mater. Interfaces, 9, 43, 37981; RSC Adv., 2017, 7, 2810; Nanoscale, 2014, 6, 13043）等材料的研究和设计上取得了一系列的原创性成果。
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adfm.201800791
来源：天津大学FOCC实验室
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