镁氟化物基质中石墨相氮化碳量子点的嵌入：实现蓝紫色室温磷光用于信息加密与指纹检测

研究人员针对传统室温磷光(RTP)材料合成复杂、成本高的问题，通过将石墨相氮化碳量子点(g-CNQDs)嵌入MgF2基质，开发出具有214 ms长寿命蓝紫色RTP的复合材料。该材料在信息加密和指纹检测中展现优异稳定性，为环保型RTP材料设计提供新思路。

　　

研究背景与意义
室温磷光(RTP)材料因其长寿命发光特性，在生物成像、防伪加密等领域备受关注。然而，现有RTP材料多依赖稀土掺杂或复杂有机合成，存在毒性高、成本昂贵等问题。石墨相氮化碳(g-C₃N₄)作为非金属半导体，虽具有低成本、无毒等优势，但其体相材料发光效率低，而量子点化(g-CNQDs)可显著提升荧光性能，但磷光机制研究仍属空白。如何通过简单方法实现g-CNQDs的高效RTP，成为突破现有技术瓶颈的关键。

宁波大学的研究团队创新性地提出将g-CNQDs嵌入刚性MgF₂基质的策略，通过高温煅烧制备出g-CNQDs@MgF₂复合材料。该材料在400°C优化条件下展现出214 ms的超长磷光寿命和6.7%的量子产率，其蓝紫色RTP源于g-CNQDs核心三均三嗪环的π共轭结构，而MgF₂通过刚性网络和氢键协同抑制非辐射跃迁。研究成果发表于《Applied Surface Science》，为开发环保型RTP材料开辟了新途径。

关键技术方法
研究采用水热法从尿素热解产物中制备g-CNQDs，通过Mg²⁺与量子点表面羟基/羧基配位形成前驱体，经300-700°C梯度煅烧获得系列复合材料。利用稳态/瞬态光谱、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)解析结构-性能关系，并通过溶剂/酸碱稳定性测试评估实际应用潜力。

研究结果

1. 材料设计与合成
   煅烧温度调控实验显示，400°C样品具有最优磷光性能，MgF₂基质通过共价键(C-N-Mg)和氢键(N-H…F)双重约束稳定三重态激子。

2. 发光机制解析
   瞬态光谱证实磷光源自三均三嗪环的n-π*跃迁，刚性基质使非辐射速率常数降低至0.0046 ms^-1，寿命较未封装样品提升两个数量级。

3. 应用验证
   复合材料在HCl(1 M)/NaOH(1 M)中浸泡24小时后仍保持90%以上磷光强度，成功应用于多级信息加密和指纹显影，分辨率达500 ppi。

结论与展望
该研究首次阐明g-CNQDs通过基质刚性化实现高效RTP的机制，其环境稳定性显著优于传统有机磷光体。Hailiang Yang等人提出的"量子点-无机盐"复合策略，为开发低成本、可规模化的光学功能材料提供了普适性方案。未来通过调控量子点尺寸与基质组分，有望进一步拓展磷光波长范围，推动其在生物标记等领域的应用。