华南农业大学庄健乐等人JACS Au：三模发光性能和高稳定性的碳点复合材料的合成！

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研究内容

基于碳点(CD)的发光材料由于其对紫外-可见光激发的优异光物理性能，在光学防伪中引起了极大的关注。因此，迫切需要通用合成具有多模发光性能和高稳定性的CD基材料；然而，它们的合成仍然是一个艰巨的挑战。

华南农业大学庄健乐、Yihao Zheng和哈佛大学Xingcai Zhang将CDs掺入Yb,Tm掺杂的YF3基质中制备CDs@YF3:Yb,Tm复合材料。YF3起着双重作用，不仅作为固定稀土发光中心的主体，而且作为稳定CDs三重态的刚性基质。在365 nm紫外光和980 nm近红外光的激发下，CDs@YF3:Yb,Tm分别表现出CDs的蓝色荧光和绿色室温磷光以及Tm3+的上转换发光。相关工作以“General Synthesis of Carbon Dot-Based Composites with Triple Mode Luminescence Properties and High Stability”为题发表在国际著名期刊JACS Au上。

研究要点

要点1. 作者将CDs掺入掺有Yb3+和Tm3+离子的YF3基质中合成了CDs@YF3:Yb,Tm。该复合材料在紫外光下表现出CDs的蓝色荧光和绿色RTP，在连续波(CW)二极管激光下表现出Tm3+的UCL。

要点2.这是第一个使用镧系离子掺杂的上转换材料作为刚性基质来激活CD的RTP并实现具有稳定结构的三模发光CD基复合材料的一般合成的例子。

要点3.作者进一步优化了复合材料的性能，探索了发光机理，并研究了该方法的通用性。最后CDs@YF3:Yb,Tm展示了在三模发光防伪和信息加密方面的应用。

该工作为实现CDs基发光材料的多模发光和高稳定性提供了一种通用的合成策略，并为其在高级防伪和信息加密中的应用提供了机会。

研究图文

图1. CDs@YF3:Yb,Tm制备示意图。

图2. CDs@YF3:Yb,Tm在980 nm激光激发下的UCL图片、365 nm激发下的荧光图像和365 nm激发停止后的余辉图像。

图3.（a）CDs的TEM和HRTEM(插图)。（b）CDs@YF3:Yb,Tm的SEM。（c-g）CDs@YF3:Yb,Tm复合材料的SEM以及F、Y、Yb和Tm的相应元素图谱。（h）CDs@YF3:Yb,Tm、CDs和YF3:Yb,Tm的XRD以及YF3的标准图案(JCPDS No.74-0911)。（i）CDs@YF3:Yb,Tm 的XPS。

图4.（a）CDs@YF3:Yb,Tm在不同波长激发下的余辉发射光谱。（b）CDs@YF3:Yb,Tm在380 nm激发下，在538 nm处监测的余辉衰减。（c）CDs@YF3:Yb,Tm在不同温度下的余辉发射光谱。（d）CDs@YF3:Yb,Tm的紫外-可见吸收、荧光(FL)发射(λEx=380 nm)和激发(λEm=425nm)、磷光(phos)发射光谱(λEx=380 nm)和激发光谱(λEm=538 nm)。（e）CDs@YF3:Yb,Tm在77K下，在380 nm激发的荧光和磷光光谱。

图5. CDs@YF3:Yb,Tm的发光机制示意图。

图6.（a）两个样品(样品1：300°C下制备的CDs@YF3:Yb,Tm，样品2：600°C下制备的CDs@YF3:Yb,Tm)。（b）CDs@YF3:Yb,Tm(300°C)的三模防伪图形标志数码照片。（c）信息编码/解码应用程序演示。

文献详情

General Synthesis of Carbon Dot-Based Composites with Triple Mode Luminescence Properties and High Stability

Ping Liang, Yihao Zheng,* Fengru Liu, Huaiyu Shao, Chaofan Hu, Bingfu Lei, Xuejie Zhang, Yingliang Liu, Jianle Zhuang,* Xingcai Zhang*

JACS Au

DOI: https://doi.org/10.1021/jacsau.3c00311

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