综述：碳点复合发光材料的设计、光学性质及应用

这篇综述系统总结了碳点（CDs）复合发光材料的设计策略（表面修饰、基质辅助、能量转移）、光学特性（长波长/多色/刺激响应/长寿命发光）及其在光电（LED）、传感、生物成像和信息安全等领域的应用，重点探讨了通过复合策略解决单一CDs的聚集猝灭（ACQ）和固态荧光淬灭问题。

　　

碳点复合发光材料的设计与光学特性

碳点（CDs）作为新兴碳基纳米材料，因其独特的光学性质、低毒性和良好生物相容性备受关注。然而，单一CDs存在固态荧光淬灭、发射波长短（通常<500 nm）和功能单一等缺陷。通过复合策略构建的CDs复合材料，可显著提升其光学性能并拓展应用场景。

设计策略

表面修饰：通过共价键或物理包覆引入功能基团。例如，聚乙二醇（PEG）包覆红色CDs（R-CDs-2）使其光致发光量子产率（PLQY）从34.2%提升至65.5%。基质辅助分为吸附（如二氧化硅负载）、嵌入（如金属有机框架MOFs）和封装（如聚乙烯醇PVA薄膜）三类，可抑制π-π堆积导致的ACQ效应。能量转移包括F?rster共振能量转移（FRET）和Dexter电荷转移，例如RhB-CDs-1@Al₂O₃通过FRET实现全色动态余辉。

光学性能突破

长波长发射：通过元素掺杂（如锆掺杂Zr-CDs）或基质调控（如PVA封装），将发射波长拓展至近红外（NIR）区。多色发光：表面配体调控（如席夫碱反应修饰的Cl-CDs）或激发依赖性磷光（如BNP-CDs在365/420 nm激发下分别发射绿/橙光）实现全色覆盖。刺激响应性：温度/pH/光响应材料如PVP-m-O═CDs遇水蒸气可逆淬灭磷光，而Nap-CDs/PVP在UV照射下发生自由基转化导致荧光变色。长寿命磷光：刚性基质（如硼酸）通过氢键网络稳定三重态激子，使CDs@BA的余辉寿命达1.11 s。

应用场景

光电领域：高PLQY的CDs/PMMA复合膜用于制备白光LED（WLED），色域覆盖CIE (0.32, 0.34)，显色指数达94。传感检测：RhB-CDs-2/B₂O₃通过特异性识别1,2-二醇实现葡萄糖检测，检测限低至5.61 nM。信息安全：动态余辉材料（如CDs@MnAPO-5）通过温度依赖的蓝-绿-红磷光转变构建多级防伪编码。生物成像：NIR磷光材料p-n-CDs@CCM利用同源靶向实现肿瘤特异性标记，信噪比（SBR）达81。

挑战与展望

当前CDs复合材料仍面临液相体系稳定性差、能量转移机制不明确等问题。未来需开发水相稳定体系（如CDs@尿素复合材料），并探索其在柔性电子（如可穿戴传感器）中的应用。通过理论计算与实验结合，阐明CDs与基质的相互作用机制，将推动该材料在精准医疗和环境监测等领域的深度应用。