综述:智能纤维素基室温磷光材料:从发光机制到构筑策略及应用

时间:2026年5月19日
来源:Smart Molecules

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室温磷光(RTP)分子凭借其独特的长余辉特性,可将微观电子跃迁转化为宏观智能响应,已成为智能分子领域的研究热点。纤维素具有可再生性、生物相容性及结构可设计性等优势,为构建RTP体系提供了理想且可持续的平台。该领域已取得显著进展,涌现出众多具有新颖结构和优异性能

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室温磷光(RTP)分子凭借其独特的长余辉特性,可将微观电子跃迁转化为宏观智能响应,已成为智能分子领域的研究热点。纤维素具有可再生性、生物相容性及结构可设计性等优势,为构建RTP体系提供了理想且可持续的平台。该领域已取得显著进展,涌现出众多具有新颖结构和优异性能的纤维素基RTP材料体系。本综述系统总结了近年来基于纤维素及其衍生物的RTP体系研究进展:首先阐明了簇聚触发发射(CTE)的内在机制,随后详细讨论了四种核心构筑策略——聚集结构调控、簇发光中心重构、羟基功能化及主客体掺杂;此外,重点介绍了该类材料在信息安全与环境监测等领域的创新应用;最后,分析了当前面临的挑战,并对未来生物质基RTP材料的理性设计进行了展望。
本文主体围绕纤维素基室温磷光(RTP)材料展开系统性论述,全文结构如下:
1 引言
智能材料可对光、热、电、磁等外部刺激产生可预测且可逆的响应,实现功能的动态调控与监测,已逐步渗透至航空航天、生物医学、柔性电子及储能等前沿领域。智能发光材料因独特的光学响应与信息可视化能力,成为近年最突出的研究方向之一,其不仅能“感知”环境变化,还可通过发射颜色、强度或寿命的改变实现信息“表达”,为传感、防伪、生物成像及智能显示开辟了新路径。其中,磷光材料因长余辉特性脱颖而出,其源于T1→S0跃迁,寿命跨度从微秒到数秒甚至更长,在时间分辨成像、余辉显示及防伪标签等领域具有不可替代的优势。传统磷光材料多依赖贵金属配合物(如铱、铂、钌),虽性能优异但成本高、资源稀缺且生物相容性差,限制了大规模应用。有机RTP材料因结构可设计性强、成本低及环境友好等优势应运而生,但有机分子体系中自旋轨道耦合(SOC)较弱,难以高效生成并辐射三重态激子,实现室温磷光仍具挑战。
当前有机RTP材料主要分为小分子体系与聚合物体系。小分子RTP材料通常依赖结晶或高度有序的固态结构限制分子内运动,抑制非辐射衰变;聚合物RTP材料则因成膜性佳、溶解性与加工性好、可规模化等优势更具实际应用潜力。基于结构特征,聚合物RTP体系可进一步分为共轭型与非共轭型,其中非共轭聚合物RTP材料虽起步较晚且机制尚未完全明晰,但凭借低成本、优异的环境可持续性及良好生物相容性,近年逐渐成为研究热点。其磷光发射主要源于簇聚触发发射(CTE)机制:含π或孤对电子的非传统生色团在聚集态下通过电子共享与电子云重叠实现有效共轭延伸与构象刚化,显著提升磷光辐射过程。
在非共轭聚合物体系中,纤维素分子骨架富含均匀分布的氧原子(羟基与醚键),赋予其高结晶度与优异化学可修饰性,可同时满足RTP构建所需的富电子环境与刚性分子限域两大核心要求。纤维素基RTP主要源于聚集态下羟基与氧原子作为非传统生色团形成的簇状结构,通过CTE机制实现磷光发射。经过多年发展,纤维素基RTP材料已成为有机RTP研究的重要分支,但目前仍缺乏针对其发射机制阐释与构筑策略的系统全面综述。
本综述全面梳理了近年来基于纤维素及其衍生物的RTP材料研究进展:首先介绍纤维素基非传统生色团的CTE机制,随后从聚集结构调控、簇发光中心重构、羟基功能化及主客体掺杂四个维度系统讨论构筑策略,最后总结其在信息安全、生物成像及环境监测领域的代表性应用,旨在深化对纤维素及其他非传统生物质资源RTP材料内在机制的理解,为长效RTP材料的理性设计与开发提供理论支撑与策略指导。
2 纤维素基RTP材料的发光机制
不含广泛共轭结构但含孤对电子元素(如N、O、S)、多重键(C=C、C≡C)或其他官能团的有机小分子与聚合物发光材料被称为非传统生色团,包括纤维素、牛血清白蛋白、赖氨酸及硼酸等。为解释这类发光现象,学界提出了氧化、羰基聚集、氢键形成、电子离域及端基效应等多种机制,但这些机制缺乏关联性,难以解释非传统RTP体系的多样行为。2013年,Yuan等人提出CTE机制:含富电子杂原子与不饱键(如C=O、C=C、C=N)的非传统生色团可紧密聚集形成有效的空间共轭(TSC),产生“簇状生色团”,能级升高且带隙减小,这是非传统发光材料本征发射的根本起源。
单分子状态下,非传统生色团基态与激发态间能隙(ΔE)较大,吸收与激发波长较短,发射通常位于紫外区;随着分子聚集程度增加,体系内形成大量富电子发射簇,簇内广泛的通过空间电子离域产生更密集的能级并缩小能隙(ΔEST),使其可吸收紫外甚至可见光,发射红移至可见及近红外区。单重态与三重态激发态能隙减小也提升了系间窜越(ISC)过程的可行性。
具体而言,纤维素中氧原子的聚集及其在簇状生色团内的孤对电子云重叠(通过空间电子离域)可产生类似传统共价共轭体系的电子离域效应,延长有效共轭长度并增强分子刚性,促进激发态发射。同时,体系内丰富的氢键、范德华力、偶极-偶极相互作用及聚合物链缠结共同形成有效的分子间与分子内相互作用,进一步提升发射簇的构象刚化,有效抑制非辐射跃迁,提高发射效率。此外,通过不同构筑策略引入有机或无机小分子/离子可进一步促进ISC过程并抑制非辐射衰变,实现高效磷光发射。例如,Zhou等人基于密度促进发射(PDE)策略制备了三种聚集态(片剂、粉末、薄膜)的纤维素纳米晶(CNCs),通过精准调控CNCs中氧原子间距,有效调控了不同发光能力的簇发射中心,实现RTP的高效调制;理论计算表明,T1到S0的SOC值遵循片剂>粉末>薄膜的规律,更强的SOC能力有利于片剂CNCs生成更多三重态激子,从而促进RTP。Peng等人通过对微晶纤维素(MCC)及其氧化产物二醛纤维素(DAC)的理论计算与分析,阐明了MCC簇发射中心重构对其RTP性能的调控机制:与MCC相比,DAC的SOC能力显著增强,T1到S0跃迁的SOC常数达54.83 cm−1,结合0.765 eV的小ΔEST导致的慢发射衰减,最终实现了514 ms的长寿命RTP。可见,簇发射中心的重构可产生新的激发态能级与多重发射中心,从而实现RTP性能的调控。
3 纤维素基RTP材料的构筑策略
基于上述发光机制,研究人员开发了多种策略调控纤维素基RTP材料的磷光性能。作为聚合物,纤维素的聚集依赖结构强烈影响氧簇磷光中心,因此聚集态调控研究具有重要意义。依据CTE机制,可通过重构氧簇发射中心调控RTP发射;此外,纤维素链上丰富的羟基可与促进ISC过程的小分子发生功能化反应,形成更强相互作用以增强RTP发射;将不同类型发光客体掺杂入纤维素基质,其广泛的氢键网络可提供刚性微环境,进一步促进RTP发射。以下系统总结四类构筑策略的最新进展。
3.1 调控纤维素的聚集态
2013年,Tang等人研究了多种天然产物在溶液与结晶态下的光致发光行为,发现了天然聚合物中的晶体诱导磷光(CIP)现象。原生纤维素具有本征RTP特性,依据CIP与CTE理论,结晶度与晶型的改变可调控发射簇结构,因此调控纤维素聚集态是调节其RTP性能的有效途径。
MCC纯度与结晶度高,晶体结构可控性强,是纤维素基研究的理想模型。2019年,Du等人报道MCC具有荧光与RTP双发射特性且呈激发依赖性,表明MCC结构内存在多重发射中心。随后,Zhou等人通过碱处理实现了MCC结晶度的精准调控及纤维素I型向II型的相变:发现MCC结晶度与晶型的改变会调控RTP发射中心,更高结晶度可提升样品的发射强度、量子产率(QY)与寿命,尤其增强422 nm处的发射峰;当结晶度差异较小时,纤维素I型晶型比II型更有利于MCC的发射。
除结晶度与晶型外,压片法是增强非传统生色团光致发光(尤其是RTP发射)的有效手段。Zhou等人提出通过调控分子堆积密度(MPD)实现的堆积密度促进发射(PDE)策略:去除MCC无定形区获得结晶度与纯度更高的CNCs,CNC片剂、粉末与薄膜的结晶度与密度逐步提升,晶面间距逐渐减小,表明CNC结晶区MPD增强,导致簇发射中心改变并提升发射性能。Zhu等人发现去除纤维素中的结晶水可增强分子堆积致密性,抑制非辐射跃迁,稳定多糖链上的羟基簇,显著提升磷光性能,寿命可达亚秒级;这种脱水诱导的RTP增强不仅存在于纯纤维素中,也存在于含纤维素的材料(如纸张、棉花及各类植物组织)中,表明仅需去除多余水分即可获得纤维素基RTP材料,无需化学纯化。
此外,调控纤维素颗粒表面官能团的运动能力也可增强RTP性能。Jin等人比较了CNC泡沫、CNC薄膜与CNC/聚乙烯醇(PVA)薄膜的光致发光行为:CNC泡沫荧光强度最强、QY最高(10.94%),但磷光强度最弱、寿命最短(178.77 ms);CNC/PVA薄膜则呈现相反趋势,QY最低(5.15%)但磷光寿命最长(569.38 ms)。这一现象可能源于CNC表面羟基运动受限程度逐步提升:额外氢键相互作用的形成有效抑制了表面羟基运动,从而增强RTP发射并延长寿命。温度从77 K升至298 K时,CNC薄膜磷光寿命下降,而CNC/PVA薄膜寿命几乎不变,进一步证实限制CNC表面羟基运动有利于更强磷光发射与更长寿命。
综上,通过调控纤维素结晶度与晶型(改变分子链构象与分子间相互作用)可有效调控纤维素基RTP的发射中心;同时限制内部或表面官能团运动可增强其RTP发射能力。随着纤维素MPD提升,电子离域更广泛,实现更高效的空间共轭与更强簇发射;增强的分子间相互作用稳定了基态与激发态分子构象,进一步提升RTP发射强度。
3.2 重构纤维素的簇发射中心
从分子结构看,纤维素链由β-1,4-糖苷键连接的葡萄糖环组成,通过修饰葡萄糖环结构(调控光学活性簇发射中心)可实现不同RTP发射。Peng等人开发了有效的簇重构策略:通过立体选择性氧化还原反应修饰纤维素链的葡萄糖环结构,制备出长效、可加工且颜色可调的纤维素基RTP材料。MCC首先被高碘酸钠氧化得到2,3-二醛纤维素(DAC),DAC可进一步被次氯酸钠氧化得到2,3-二羧酸纤维素(DCC),或被硼氢化钠还原得到2,3-二醇纤维素(还原DAC,RDAC)。氧化还原处理后,氧簇结构及其局部环境相应改变:氧化产物DAC与DCC含额外不饱和C=O基团,可实现n–π*跃迁,增强SOC并促进ISC生成三重态激子,使DAC呈现独特的长余辉;提升DAC氧化度可进一步延长磷光寿命;进一步氧化后,DCC形成不同聚集态,产生更高能量的蓝色余辉。而还原得到的RDAC含 exocyclic 伯羟基,可创造更刚性的结晶环境,抑制三重态激子的非辐射弛豫,实现799 ms的超长寿命。硼酸交联可对RDAC进行二次硬化,得到非共轭非传统生色团(DC-BA),磷光寿命延长,光致发光QY达2.22%。这种分步硬化策略也适用于壳聚糖、海藻酸钠等生物质材料,具有一定普适性。此外,可在碱性水溶液中通过点击化学将不同共轭度的芳基硼酸锚定在RDAC上,实现全色可调的RTP纤维素,磷光寿命可达2.67 s,光致发光QY达9.37%,绝对余辉亮度达348 mcd m−2。因此,改变葡萄糖环结构以重构纤维素中氧簇聚集是调控其磷光性能的有效策略。
3.3 纤维素的羟基功能化
纤维素分子链富含羟基,可形成强氢键网络,这种刚性结构赋予纤维素较弱的RTP发射。羟基的化学修饰虽可能破坏氢键网络,但常导致磷光减弱甚至猝灭。为增强RTP发射,可在保留部分氢键的前提下对羟基进行烷基化、酰化或离子化,用π共轭或磷光取代基替换羟基,可增强SOC或抑制非辐射跃迁,因此纤维素基RTP材料仍有巨大开发潜力。
烷基化与酰化修饰:天然纤维素羟基的烷基化、酰化等化学修饰可产生工业用纤维素衍生物,在保留基本纤维素骨架的同时引入多种官能团。Du等人研究了MCC与三种典型纤维素衍生物——羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基纤维素(HPC)与醋酸纤维素(CA)的光物理性质:MCC、HEC与HPC粉末均表现出荧光与RTP发射,而CA粉末发射弱且无明显RTP;纤维素衍生物溶液中,HEC与HPC荧光强度随浓度增加而逐步增强,呈浓度增强发射行为,而CA溶液发射极弱。这四种材料的RTP发射均可归因于CTE机制:氧原子的n电子在-O-、-OH或C=O基团中聚集促进发射跃迁;MCC、HEC与HPC含丰富羟基可形成氢键,增强构象刚性并促进非传统生色团的紧密接触,且其结晶度高于CA,进一步增强了发射。
离子化修饰:Du等人通过离子交换将Zn2+离子引入常见纤维素衍生物羧甲基纤维素钠(CMC-Na)中,形成离子交联网络,获得了高效持久的RTP材料:一方面纤维素中羰基聚集促进ISC过程,另一方面Zn2+与羧基间的离子键及羟基参与的氢键增强了分子间相互作用,有效限制分子运动并抑制非辐射跃迁,实现高效RTP发射,光致发光QY达16.5%,磷光寿命达281 ms。
Zhang等人以天然聚合物为原料,通过均相化学修饰策略将咪唑阳离子引入纤维素链,获得一类新型有机磷光材料:含氮杂原子的咪唑阳离子有效促进ISC过程,咪唑阳离子、抗衡阴离子与纤维素骨架上残留羟基形成多重氢键与静电相互作用,协同抑制非辐射跃迁,实现高效RTP发射。实验结果表明,取代度、阴离子与阳离子类型显著影响材料RTP性能:咪唑阳离子上烷基链越短、支化度越低,且咪唑部分与纤维素骨架的连接链越短,越有利于磷光发射;咪唑阳离子上的取代基类型显著影响材料发射行为,羟基引入可促进额外氢键形成从而抑制非辐射衰变,而含氰基的咪唑阳离子可有效促进ISC过程;阴离子的强氢键能力(而非重原子效应)是主导阳离子纤维素衍生物磷光发射的关键因素,强氢键相互作用可有效抑制非辐射跃迁。此外,引入少量戊二醛作为交联剂构建交联网络,所得磷光图案表现出优异的抗菌活性与耐水性。
Zhang等人随后将苯基羧酸阴离子结构引入纤维素链,该修饰不仅促进ISC过程,还增强了链间氢键相互作用并引入静电吸引,从而抑制非辐射跃迁,实现超长RTP发射;更小的阳离子尺寸、更高的羧酸盐/羧酸比例、苯环上更多的羧酸取代基及最优取代度均有利于高性能纤维素基RTP材料的形成。
引入π共轭片段:为促进ISC过程,可引入π共轭体系增强SOC,例如通过酰胺或硼酸酯键将π共轭结构接枝到纤维素链上,将这些生色团固定并分散在纤维素骨架上,可有效防止聚集诱导磷光猝灭,还可通过调控分子聚集态调节材料光致发光行为。Zeng等人通过酰胺反应将不同π共轭度的 bulky 芳香衍生物接枝到CMC链上,随后通过热压法制备膜材料,余辉颜色可从蓝绿调至红色,表现出光增强持久室温磷光(p-RTP)与良好的力学性能;紫外照射1分钟后,最优膜的磷光寿命从282.1 ms提升至571.1 ms。理论分析表明,丰富的分子间氢键、芳香生色团的空间堆积与强π–π相互作用是其优异光物理与力学性能的主要原因。Gao等人采用简单的异相B-O共价键策略,将不同π共轭度的硼酸生色团接枝到MCC表面,获得发射从蓝到红可调的多色RTP纤维素材料,B-O共价键与氢键共同创造的刚性微环境有效限制了生色团的热运动,稳定了三重态激子并抑制非辐射衰变,实现了高达1.42 s的优异RTP寿命,基于相同原理对纸浆纤维进行改性,实现了绿色可规模化的多色RTP纸生产。
Qi等人采用Hantzsch反应,以乙酰乙酸纤维素(CAA)为起始原料,合成了一系列含1,4-二氢吡啶(DHP)环的纤维素衍生物,通过调控含醛基芳香反应物的结构,获得了具有激发依赖性与颜色可调发射的RTP材料,寿命可达1251 ms;这归因于纤维素中乙酰乙酰基的引入与DHP环的共轭延伸增强了SOC,促进了ISC过程与三重态激子的生成,同时体系内多重相互作用诱导形成了具有不同能级与有效共轭长度的发射中心,并同步抑制了非辐射跃迁;随着DHP结构共轭度增加,荧光与磷光谱均呈现红移。Qi等人随后开发了可规模化生产的RTP长丝(CAA-BA):通过温和的烯胺反应将4-氨基苯甲酸生色团引入CAA长丝,乙酰乙酰基与苯甲酸基团促进ISC过程,多重氢键提供刚性微环境,所得长丝磷光寿命达772 ms,磷光QY高达45.06%;由于CAA-BA长丝的磷光光谱与荧光染料的吸收光谱存在显著重叠,可通过高效的Förster共振能量转移(FRET)过程将长丝的余辉颜色从蓝调至黄绿,再调至玫瑰红。
除引入单一π共轭基团外,Wang等人通过酰胺偶联将互补的青色与红色有机室温荧光染料接枝到CMC链上,开发出可实现白光发射在内的多色可调纤维素基RTP材料;半刚性纤维素骨架、共价酰胺键与致密分子间氢键有效限制了荧光染料的热运动,抑制非辐射衰变,从而在环境条件下激活两种染料的磷光;所得材料表现出激发依赖的宽谱发射与摩尔比依赖的颜色可调性,还可加工成油墨、薄膜与泡沫以实现多功能应用。
除直接修饰纤维素的化学组成与结构外,调控其聚集态也是进一步调节发射行为的有效策略。You等人通过改变羧化苯三甲酸纤维素(CBtCOONa)与难溶无机盐CaCO3的比例调控阴离子纤维素衍生物的聚集态,获得了具有多发射模式、激发可调性与可见光激发磷光的超长磷光材料:分子分散的CBtCOONa表现出蓝色磷光,聚集的CBtCOONa发射绿色磷光,同时含分散链与聚集体的样品则表现出激发依赖的颜色可调磷光。
Zhang等人通过氢键相互作用将含芳香取代基的纤维素衍生物(CX)固定在纤维素纳米晶(CNCs)表面,这种纳米尺度的表面限域有效限制了纤维素链与生色基团的运动,抑制非辐射跃迁,实现高效RTP发射;通过引入不同官能团的CX、按不同比例混合两种CX或调整CX/CNC比例,可精准调控CX@CNC复合材料的RTP颜色、寿命与QY,磷光发射可从青色精细调至红色,最大QY可达34%。
引入磷光片段:引入本征长余辉的磷光材料也是构建纤维素基RTP材料的有效途径。Yao等人将有机染料荧光素异硫氰酸酯(FITC)与长余辉无机磷光体NH2-CaAl2O4:Eu2+,Dy3+(NH2-CAO)共价连接到羟丙基甲基纤维素(HPMC)链上,获得具有pH响应性、双发射与持久发射的有机-无机杂化纤维素薄膜,有效防止了FITC的聚集诱导荧光猝灭,克服了有机染料瞬时发光的局限,拓宽了纤维素基荧光膜的发射波长范围并延长了发射持续时间,为新型可生物降解光致发光材料开辟了道路。
3.4 主客体掺杂
在RTP材料的性能调控中,除化学修饰外,主客体掺杂是另一关键途径:主体提供稳定环境,客体作为发光单元,二者协同实现高效RTP发射。其核心机制在于主体可抑制客体的非辐射跃迁并促进能级转换,从而增强磷光;可将多种类型的客体分子嵌入纤维素及其衍生物基质中,小分子的强ISC过程与聚合物的刚性网络共同作用实现有效RTP发射,同时优化掺杂浓度对提升光物理性质至关重要。
卤化物盐类客体:由于天然纤维素中强氢键相互作用,生色团无法直接掺入纤维素分子网络,因此需要特殊策略打开扩散通道以实现客体引入。Zhu等人将纤维素分散在卤化物盐溶液中干燥后得到卤化物掺杂纤维素:该过程诱导了卤离子向多糖链的电荷转移吸收,并通过外部重原子效应增强了ISC过程;同时二价金属离子与纤维素n电子间的静电相互作用降低了多糖链的分子振动,从而抑制非辐射弛豫,在不引入π共轭基团的情况下实现了纤维素发射增强;随着MgBr2浓度增加,纤维素磷光强度增强,最大激发波长红移;此外,由于重原子效应,溴化物掺杂纤维素的磷光寿命短于氯化物掺杂纤维素,且寿命随MgBr2浓度增加而降低,为开发无机掺杂纤维素基磷光材料提供了新策略。
有机荧光团客体:滤纸作为植物纤维来源的纤维素基基底,也可作为构建RTP材料的基质。Guo等人以叔丁醇钾为“钥匙”溶胀滤纸,破坏纤维素的致密氢键网络,使吲哚并[3,2-b]咔唑衍生物可掺入基质,有效实现RTP发射;纤维素基质提供刚性环境与优异的阻氧性能,限制激发态分子运动并抑制非辐射衰变;当在吲哚并[3,2-b]咔唑衍生物(ICzS2Br)的磺酰基邻位引入溴原子时,卤键供体(溴原子)与受体(磺酰基)间的分子内卤键有效加速了ISC过程,使ICzS2Br处理的滤纸磷光寿命延长至1070 ms,余辉持续5秒。
除植物源纤维素外,微生物产生的细菌纤维素(BC)也可作为构建RTP材料的基质。Nie等人在BC生物合成过程中将有机吲哚并[3,2-b]咔唑(ICz)异构体直接引入液体培养基,使ICz分子直接嵌入并固定在BC纳米纤维中(ICz@BCs);BC链上的羟基与ICz分子形成多重氢键并创造刚性微环境,该刚性网络限制分子运动、隔绝水与氧气、稳定三重态激子并防止其猝灭,从而实现高效长寿命磷光发射。
作为纤维素的纳米尺度形式,纤维素纳米晶(CNCs)具有产生结构色的独特能力。Zhou等人将水溶性芳香酸钠盐掺入CNC分散液中并浇铸成膜,所得薄膜不仅保留了CNCs独特的结构色发射,还表现出依赖于芳香酸钠盐共轭度、激发波长与温度的可调持久磷光;这源于芳香酸分子与CNCs表面基团间的强离子与氢键相互作用,产生了多重簇发射中心并大幅增强了构象刚性,稳定了三重态激子、促进了ISC过程并抑制了非辐射跃迁,实现p-RTP发射;有趣的是,较低温度下,纤维素链段来源的簇发射更占优势,主导其他发射中心;随着温度升高,芳香酸钠盐主导的其他中心发射逐渐占据主导,掩盖了纤维素簇的发射,产生温度依赖的多色磷光。
此外,CNC作为天然手性纳米材料,可通过其本征螺旋结构提供手性微环境,与磷光物种相互作用诱导圆偏振室温磷光(CP-RTP)。Wang等人利用CNC薄膜的圆二色性,将掺杂多环芳烃(萘与芘)的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)渗入CNC基质,成功构建了兼具结构色、磷光、CP-RTP与圆偏振荧光(CP-FL)的薄膜;其中氟ophore负责PL与RTP发射,聚合物基质提供刚性环境以促进RTP,CNC薄膜作为圆偏振光学滤光片;通过调控CNC薄膜光子带隙与氟ophore发射光谱的重叠,可精准调制CP-RTP与CP-FL的发射强度、波长与手性,最大不对称因子(glum因子)达-0.49,余辉持续时间长达8秒;此外,通过消耗三重态氧的紫外光实现了CP-RTP与CP-FL的动态调控,包括开关切换与正负信号反转。
碳量子点类客体:碳点(CDs)因高QY与可调发射颜色受到广泛关注。Wang等人将天然纤维素完全溶解在NaOH/尿素水溶液中,引入本身无磷光特性的生物基CDs,加水作为不良溶剂后纤维素沉淀再生,得到一系列长余辉RTP材料,CDs嵌入纤维素基质中;所得材料RTP寿命可达190 ms,发射性质依赖于激发波长、湿度与温度;CDs中的羰基(C=O)及CDs与纤维素链间的强氢键相互作用被确定为促进磷光生成的关键因素,此外样品中钠离子的有无会影响磷光发射波长。
He等人通过低温固相法以柠檬酸钠为碳前体、尿素为氮前体制备了氮化碳量子点(CNQDs),随后将其嵌入CMC基质;CNQDs与CMC链间的强氢键相互作用创造了高度受限的环境,有效抑制非辐射弛豫过程,保留了CNQDs的RTP特性并提升了整体QY;365 nm紫外光照射下,CNQDs–CMC薄膜发出明亮荧光,紫外关闭后,薄膜呈现肉眼可见的黄色RTP发射,随时间推移逐渐转变为绿色余辉,且CNQDs-

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