碳点@硼酸复合材料浓度依赖型多色室温余辉的调控机制与应用探索

本研究针对传统金属基余辉材料毒性高、成本昂贵的问题，开发了一种基于碳点(CDs)@硼酸(BA)复合体系的浓度依赖型多色室温余辉(RTA)材料。通过调控CDs掺杂浓度，实现了从青绿色到深黄色的余辉颜色可调，并成功应用于安全标识设计。该研究为金属-free长余辉材料的简易制备提供了新思路，在信息加密和防伪领域具有重要应用价值。

　　

在光电材料领域，室温余辉(RTA)材料因其独特的长寿命发光特性，在生物成像、信息加密等领域展现出巨大潜力。然而，传统金属基余辉材料存在毒性风险且制备复杂，而纯有机体系又难以实现颜色可调的长余辉。这一矛盾促使研究者将目光投向碳基纳米材料——碳点(CDs)。CDs凭借其低毒性、易修饰等优势成为理想候选者，但如何通过简单方法实现多色余辉调控仍是重大挑战。

山西某研究团队在《Journal of Luminescence》发表的研究中，创新性地提出"浓度调控"策略。他们以L-天冬氨酸和二乙烯三胺为前驱体，通过水热法合成具有浓度依赖荧光特性的种子CDs，再将其与硼酸(BA)基质熔融复合，成功制备出CDs@BA-(Ⅰ-Ⅳ)系列复合材料。BA基质通过限制分子振动和三重态激子(Triplet excitons)的非辐射跃迁，使材料获得长达秒级的余辉寿命。

关键技术包括：1) 水热法制备浓度敏感型种子CDs；2) 熔融法构建CDs@BA复合体系；3) 光谱表征余辉性能；4) 实际应用验证（安全标识设计）。所有实验均在中国本土完成，获得国家自然科学基金等支持。

【Results and discussion】
通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱分析发现，低浓度(1.56 mg/mL)种子CDs在210 nm和239 nm处出现吸收峰，对应π-π
和n-π
跃迁。随着浓度增加，CDs发生聚集诱导发光转变，余辉颜色从青绿色(寿命1.2 s)渐变至深黄色(寿命0.8 s)。BA基质中的硼氧键网络通过空间限域效应稳定了三重态激子，抑制了非辐射衰减路径。

【Conclusion】
该研究实现了三大突破：1) 首次在单一CDs体系中通过浓度调控获得多色RTA；2) 阐明了BA基质通过氢键网络限制分子运动的稳定机制；3) 开发出可批量化制备的低成本余辉材料。设计的CDs@BA复合材料在安全出口标志、危险品标识等场景展现出应用潜力，为下一代智能光学材料的设计提供了新范式。

讨论部分强调，这种"浓度编码"策略突破了传统余辉材料依赖复杂化学修饰的限制，未来可通过优化CDs表面官能团与基质的相互作用，进一步延长余辉寿命并拓展色域范围。该成果标志着金属-free长余辉材料向实际应用迈出了关键一步。