新型蒙脱土基主客体室温磷光材料：开启有机 RTP 材料新篇章

有机室温磷光（RTP）材料优势显著，但开发面临挑战。研究人员以改性蒙脱土为主体、4,4′- 联苯二硼酸为客体制备 RTP 材料。该材料在 290nm 激发下有强磷光，寿命达 268±2ms，为有机 RTP 材料发展提供新途径。

　　在当今材料科学领域，室温磷光（RTP）材料凭借其超长寿命发射和独特的生成过程，成为科研人员眼中的 “香饽饽”。它在照明、生物成像、防伪、传感器等众多领域展现出强大的应用潜力，就像一把万能钥匙，似乎能开启许多科技领域的新大门。然而，传统的 RTP 材料通常依赖稀土元素和有机金属配合物，这就好比是戴着镣铐跳舞。它们不仅成本高昂，而且往往具有毒性，这在一定程度上限制了 RTP 材料的大规模应用和发展。

相比之下，有机 RTP 材料就像是轻盈的舞者，具有制备简单、成本低、结构多样和生物相容性好等诸多优点。为了让有机 RTP 材料能更好地发挥作用，科研人员们绞尽脑汁，想出了许多策略，比如结晶诱导、主客体系统、刚性分子保护等。在这些策略中，主客体系统被认为是一种简单有效的制备有机 RTP 材料的方法。但是，如何找到合适的主体结构来搭配特定的有机分子，一直是困扰科研人员的难题。

中国地质大学（北京）的研究人员决心攻克这一难题。他们另辟蹊径，将目光投向了天然粘土矿物。蒙脱土（Montmorillonite，Mt）是一种典型的层状粘土矿物，它的结构和之前研究中用到的合成粘土矿物 Laponite 相似，而且储量丰富、容易获取。不过，蒙脱土结构中存在的 Fe^III却像是一颗 “老鼠屎”，会降低光稳定性和量子效率，影响有机分子的磷光发射。研究人员迎难而上，开展了以改性蒙脱土为主体，4,4′- 联苯二硼酸（4,4′-biphenyldiboronic acid，BPA）为客体的 RTP 材料制备研究。

最终，他们成功制备出了新型 RTP 材料。这种材料在 290nm 的激发下，能在 500nm 左右展现出强烈的室温磷光，磷光寿命达到 268±2ms。这一成果意义重大，它不仅为有机 RTP 材料的开发提供了新的方向和方法，还展示了天然粘土矿物在 RTP 材料领域的巨大潜力，有望推动相关产业的发展，降低 RTP 材料的应用成本，让 RTP 材料能更好地服务于各个领域。该研究成果发表在《Applied Clay Science》上。

在研究过程中，研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先，利用硫酸对蒙脱土进行酸处理，以去除其中的 Fe^III，同时增加蒙脱土表面的活性位点和比表面积，为后续有机小分子的负载做准备；然后，通过一系列实验手段对酸处理后的蒙脱土进行表征，观察其结构和性能的变化。

下面来看看具体的研究结果：

• 材料选择：选用阳离子交换容量（CEC）为 140mmol/100g 的纯钠基蒙脱土 Nanomer PGV作为主体材料，其化学组成通过 X 射线荧光（XRF）分析确定，包括 SiO₂ 61.37%、Al₂O₃ 15.71% 等多种成分。BPA 和（3 - 氨丙基）三乙氧基硅烷（APTES，纯度≥98%）作为实验试剂，其中 BPA 作为发光分子用于制备 RTP 材料。
• 酸处理蒙脱土的表征：研究发现 Fe^III会导致磷光猝灭，因此使用硫酸去除 Fe^III。同时，酸处理被证明可以有效增加蒙脱土表面的活性位点和比表面积，这些变化有利于有机小分子的负载，虽然文中未详细阐述具体的表征结果，但为后续实验奠定了基础。
• 制备及性能：通过将 BPA 插入改性蒙脱土的层间空间，成功制备出 RTP 材料。该材料在 290nm 激发下，能在 510nm 左右实现 RTP 发射，磷光寿命为 268±2ms。这表明有机分子在蒙脱土的层间空间可以稳定存在并发射超长磷光，而且改性后的蒙脱土增强了磷光强度，延长了磷光寿命。

研究结论和讨论部分进一步强调了该研究的重要意义。研究人员成功制备出基于蒙脱土的 RTP 材料，实现了在 510nm 左右的 RTP 发射和 268±2ms 的磷光寿命，这是天然粘土矿物首次应用于 RTP 材料领域。材料性能的增强主要得益于蒙脱土的改性，改性增加了其活性位点，减少了 Fe^III的负面影响。该研究为有机 RTP 材料的发展提供了一种低成本、易操作的新方法，为后续相关研究开辟了新的道路，有望推动 RTP 材料在更多领域的广泛应用。