粘土基质中增白木质素的固态发光特性：荧光寿命延长与颜色可控性研究

研究人员通过调控极性溶剂中木质素的大体积取代基，成功实现了木质素在有机溶剂分散液和粘土纳米片自支撑薄膜中的发光特性调控。该研究发现，当分散介质从液态有机溶剂转变为固态粘土纳米片时，增白木质素的荧光寿命从纳秒级显著延长至亚毫秒级（提升约105倍），同时可通过改变木质素化学结构和粘土纳米片来调控发光颜色。这项研究为植物源聚合物与矿物源无机聚合物的光电功能材料开发提供了新思路，对实现低碳社会具有重要意义。

　　

这项突破性研究揭示了增白木质素在粘土基质中展现出的独特光物理特性。通过极性控制溶剂对木质素大体积取代基进行修饰（whitening treatment），研究人员成功激活了这种植物源芳香族聚合物平行于分子平面的电子跃迁发光行为。令人惊叹的是，当分散介质从液态有机溶剂转变为蒙脱土（clay nanosheets）固态薄膜时，荧光寿命实现了从纳秒级到亚毫秒级的惊人跨越，增幅高达10⁵数量级。

更引人注目的是，通过精准调控增白木质素的化学结构和粘土纳米片的组成，研究人员实现了发光颜色从蓝色到红色的可编程控制。这种基于可再生资源（木质素）和天然矿物（粘土）的复合体系，展现出卓越的光稳定性（photostability）和可加工性（processability），为开发环境友好型光电功能材料（optoelectronic materials）开辟了新途径。

研究还深入探讨了粘土纳米片二维限域空间（2D confinement）对木质素发光行为的调控机制。粘土层状结构不仅有效抑制了分子振动和非辐射跃迁（non-radiative transition），还通过界面相互作用（interface interaction）稳定了激发态，从而实现了超长荧光寿命。这项工作为生物质高值化利用和低碳材料开发提供了重要科学依据。