一步无溶剂法实现克级制备全色可调碳点基余辉复合材料及其应用探索

本工作创新性地开发了一种一步无溶剂热合成策略，成功制备出克级规模、全色可调（454–602 nm）、高量子产率（QY, 30.4–20.6%）、长寿命（169–416 ms）的碳点（CDs）基余辉材料。该材料通过硼酸基质激活室温磷光（RTP）并利用FRET效应实现颜色调控，在防伪、信息加密和光电器件领域展现巨大潜力。

　　

Highlight

通过简单的一步无溶剂法，我们成功实现了克级规模的全色可调余辉碳点复合材料制备，其量子产率最高达30.4%，余辉寿命最长可达416毫秒，为防伪和信息加密应用提供了高性能材料基础。

Section snippets

Materials and synthesis

硼酸、水杨酸和乙醇购自赛龙科学有限公司，丙烯酰胺购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司，RhB购自安徽再生科技有限公司。所有试剂均直接使用，无需进一步纯化。

Preparation of full-color CD composites

全色可调余辉CD复合材料的制备过程如下：将水杨酸、丙烯酰胺和硼酸的固态混合物分别在200°C下反应1小时和5小时，制得蓝色和绿色余辉CD复合材料（分别标记为B-CDs@BA和G-CDs@BA）。值得注意的是，三种前体的熔点均低于200°C，确保了反应过程中原料的充分熔融和混合。

Conclusions

我们开发了一步无溶剂路线，成功从相同前体制备出多色余辉CD复合材料。该材料具有优异的余辉性能，并在常压下展现出良好的放大生产潜力。实验表征表明，蓝色和绿色余辉来源于B₂O₃基质激活的RTP，而黄、橙、红色余辉则归属于RhB分子的DF发射。

CRediT authorship contribution statement

卢兰肖：撰写初稿，可视化，验证，研究，形式分析，数据整理；钱琪丽：验证，研究，形式分析；郑王：验证，研究，形式分析；李宗尚：撰写评审与编辑，数据整理，概念化；王文胜：验证，研究，形式分析；魏继石：撰写评审与编辑，概念化；丁慧：撰写评审与编辑，验证，监督，资源，项目管理，资金获取，概念化。

Declaration of competing interest

作者声明不存在任何已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本研究报告。

Acknowledgements

本研究得到国家自然科学基金（51803233, 22308086）、中国矿业大学科学与工程交叉项目、中国博士后科学基金（2019M651999, 2023M741003）及河南省科技项目（242102241043）的支持。