发光碳点（CDs），尤其是具有长余辉的碳点或碳点复合材料在防伪、光电、生物成像等领域有着巨大的应用前景。然而，目前长余辉的碳点材料多集中在蓝色和绿色发光，严重制约了其应用，实现高效的红色及近红外余晖碳点材料的制备仍然是一个挑战。

近日，吉林大学于吉红院士（点击查看介绍）和李激扬教授（点击查看介绍）课题组在红色室温磷光碳点复合材料的制备上取得了进展。课题组采用“量子点于分子筛中（dots-in-zeolites）”的合成方法（Sci. Adv., 2017, 3, e1603171），利用碳点-基质能量转移（CMET）策略，通过在分子筛骨架中引入锰杂原子，实现了碳点到锰原子的能量转移，制备了具有红色室温磷光的碳点@分子筛复合材料（ACS Cent. Sci., 2019, 5, 349）。在此基础上，为了进一步提高所制备的红色碳点磷光材料的磷光寿命和发光效率，该课题组详细研究了影响CMET策略的两个关键因素：一是能量供体碳点的碳源，它影响所制备碳点的三重态能级，从而影响其与能量受体的光谱重叠积分；二是能量受体锰原子在晶体骨架中的配位环境，它决定了锰所处的晶体场及其能级分裂，从而影响了受体的发射光谱。综合考虑这两个因素，通过调控碳点的三重态能级与骨架锰原子的配位状态将可以实现高效的CMET，制备高效率红色室温磷光材料。

研究发现，不同的环状和链状有机胺(碳点前驱体)在水热条件下形成碳点的光学性质有所不同，其中链状胺所形成的碳点具有较高的三线态能级。为此，课题组利用原位合成的方法，将预先设计的有机前驱体所制备的碳点嵌入到具有六配位锰的开放骨架材料中，制备了一种高效的红色室温磷光CDs@MnAPO-CJ50复合材料，展现出较强的红色磷光。与传统的有机和贵金属配合物材料相比，这种复合材料在不同溶剂、氧化剂、紫外光照射等条件下均有良好的稳定性，因此在防伪和照明方面具有潜在的应用价值。此外，该课题组还通过调控开放骨架中锰的配位数（四配位锰）和不同的碳前驱体，制备了一种具有黄绿色余晖的CDs@MnAPO-tren复合材料。

这一成果近期发表在Angew. Chem. Int. Ed.上，博士研究生王博伦为文章的第一作者，通讯作者为李激扬教授和于吉红院士。该项研究得到国家自然科学基金项目和“111”计划的支持。

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Carbon Dots in a Matrix: Energy‐Transfer‐Enhanced Room‐Temperature Red Phosphorescence

Bolun Wang, Yue Yu, Hongyue Zhang, Yuzhi Xuan, Guangrui Chen, Wenyan Ma, Jiyang Li, Jihong Yu

Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201911035

导师介绍

于吉红

https://www.x-mol.com/university/faculty/11044

李激扬

https://www.x-mol.com/university/faculty/11129