卤素掺杂碳点/SiO2复合材料的超长室温磷光特性及其在防伪加密领域的应用

针对传统室温磷光(RTP)材料寿命短、稳定性差等问题，研究人员通过溶胶-热解两步法制备了卤素掺杂碳点/SiO2复合材料(RTP X-CDs/SiO2)。其中F掺杂样品展现出1.28 s超长寿命、19.76%量子产率及优异的环境稳定性，并成功制备出柔性疏水磷光薄膜，为高级光学防伪和信息加密提供了新材料。

　　

在光学材料领域，室温磷光(Room Temperature Phosphorescence, RTP)材料因其独特的延迟发光特性，在应急标识、防伪加密等领域展现出巨大潜力。然而传统有机RTP材料普遍面临寿命短、易猝灭的瓶颈，而稀土配合物又存在成本高、毒性大等问题。碳点(Carbon Dots, CDs)作为新兴纳米发光材料，虽具有低毒、可调发光等优势，但其磷光性能易受环境干扰。如何通过材料设计实现CDs基材料的长寿命、高稳定性RTP，成为当前研究的重点挑战。

三峡实验室的研究团队创新性地提出卤素掺杂策略，通过溶胶-热解两步法制备出系列卤素掺杂碳点/SiO₂复合材料(RTP X-CDs/SiO₂)。研究首先采用柠檬酸(CA)和氨基硅烷(APTES)为前驱体，通过200℃溶剂热反应12小时合成荧光X-CDs/SiO₂，再经高温煅烧获得最终产物。技术关键包括：利用卤素原子(F/Cl/Br/I)调控系间窜越(ISC)过程，通过SiO₂基质刚性网络稳定三重态激子，并系统考察了不同卤素对材料形貌及磷光性能的影响规律。

Results and discussion部分揭示：所有卤素掺杂样品均表现出优于未掺杂样品(0.96 s)的磷光寿命，其中F掺杂的RTP F-CDs/SiO₂综合性能最优，具有502 nm发射波长、1.28 s寿命和19.76%量子产率。机理研究表明，F原子通过增强n-π*跃迁促进ISC过程，而SiO₂基质形成的Si-O网络则有效抑制非辐射跃迁。材料在pH 2-12范围、极性溶剂及温度变化条件下均保持稳定，突破了传统CDs的环境敏感性限制。

Conclusions部分指出，该工作通过将RTP F-CDs/SiO₂与硅树脂复合，成功制备出质量分数2.5%-15%的柔性磷光薄膜。薄膜兼具优异疏水性(接触角>100°)和时分辨发光特性，通过设计多层图案实现了动态防伪效果。这项研究为开发长寿命、高稳定性的CDs基RTP材料提供了新思路，推动其在高端防伪、信息加密等领域的实际应用。论文发表于《Materials Today Chemistry》，其创新性体现在：首次系统比较不同卤素对CDs/SiO₂磷光性能的调控规律，并实现了材料从粉末到柔性薄膜的形态突破，为CDs基功能材料的产业化应用奠定了重要基础。