激发波长依赖性超长寿命室温磷光碳点的制备及其在信息加密与延迟照明中的应用

针对传统室温磷光(RTP)材料合成条件苛刻、成本高等问题，研究人员通过煅烧缩二脲/硼酸/硫酸锌混合物，开发出具有激发波长依赖性的Zn-CDs@B2 O3 复合材料。该材料在254 nm和365 nm激发下分别呈现蓝色(13 s)和绿色(8 s)磷光，寿命达1.23 s，成功应用于信息加密和LED器件，为多级防伪和光学器件设计提供新思路。

　　

在光学材料领域，室温磷光(RTP)材料因其独特的延迟发光特性，在防伪标签、生物成像和光电器件中展现出巨大潜力。然而，传统RTP材料如稀土掺杂无机物或金属有机配合物，普遍面临合成工艺复杂、毒性高、稳定性差等瓶颈。尤其令人困扰的是，大多数碳基磷光材料仅能发射单色光，难以满足现代加密技术对多级识别功能的需求。如何通过简易方法制备多色可调、长寿命的RTP材料，成为研究者亟待突破的科学难题。

针对这一挑战，来自云南的研究团队在《Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry》发表创新成果。他们采用"一锅法"煅烧策略，将缩二脲、硼酸和硫酸锌七水合物在250℃下反应30分钟，成功制备出激发波长依赖性的Zn-CDs@B₂
O₃
复合材料。该工作通过透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)和瞬态荧光光谱等表征手段，系统研究了材料的形貌、化学组成和光学特性，并深入探讨了其磷光产生机制。

关键技术方法包括：通过低温煅烧法快速合成碳点复合材料；利用硼氧化物(B₂
O₃
)基质构建刚性环境；采用时间分辨光谱测定磷光寿命；基于不同波长UV灯评估肉眼可见余辉时间；将材料应用于LED器件组装和信息加密演示系统。

【Characterization of Zn-CDs@B₂
O₃
】
TEM分析显示碳点呈球形分散，平均粒径1.6 nm，晶格间距0.21 nm对应石墨烯(100)晶面。XPS证实材料中存在B-C共价键，以及N/O/B/Zn元素的成功掺杂，这些特征协同促进了系间窜越(ISC)过程。

【光学性能研究】
在274 nm激发下测得磷光寿命达1.23 s，创下碳基RTP材料的新纪录。254 nm激发产生蓝色磷光(肉眼可见13 s)，365 nm激发则转为绿色磷光(持续8 s)，这种显著的激发依赖性源于材料中多重发光中心的存在。

【应用验证】
利用双色磷光特性设计出动态防伪图案，在特定波长UV灯下可显示差异化的信息内容。将材料集成到LED器件中，成功实现延迟发光功能，验证了其在照明领域的应用潜力。

该研究通过巧妙的基质工程和元素掺杂策略，首次实现了碳点材料在室温下的激发波长依赖性磷光发射。B₂
O₃
基质提供的刚性环境与B-C共价键有效抑制了非辐射跃迁，而Zn/N/O/B多元掺杂增强了自旋轨道耦合(SOC)效应。这种"双管齐下"的设计思路，不仅解决了传统RTP材料的合成难题，更开辟了碳点在多级信息加密和智能光学器件中的应用新途径。特别值得注意的是，材料在环境条件下的优异稳定性，为其实际产业化应用奠定了坚实基础。未来通过精确调控发光中心种类和空间分布，有望进一步发展出全色域可调的RTP碳点体系。