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研究背景
室温磷光（RTP）材料在数据存储、文件加密、防伪、时间分辨生物成像等应用中显示出比荧光材料更多的优势尽管如此，传统的磷光材料仍存在以下缺点：原料规模大、制备和纯化程序复杂以及观察余辉的条件严格，如结晶态、块状和在氧气气氛中观察余辉。
目前报道的几乎所有无机基质都具有固有的内部缺陷，但它们在 CDs@无机基质复合材料中的能量转移过程中的作用直到最近才得到精确讨论之前的报道中通过结合本征发射和表面群发射的影响来分析CDs的PL，但没有文献证明能量转移过程发生在。
CDs的表面还是核心三重态。因此，阐明基于CDs的RTP材料的能量转移机制仍然是非常需要的。
研究出发GMG点
碳点 (CDs) 是纳米发光材料的新成员，具有独特的光学特性、优异的生物相容性和易于制备等特性，目前已成为传统磷光材料的有效替代品将光致发光 (PL) 材料直接原位结合到无机材料中需要在客体发光物质和主体无机基质的共组装之间提供强大的驱动力，幸运的是，煅烧适用于原位生成。
CDs并将它们完美地固定在基质中。值得注意的是，CDs被嵌入到各种材料中一般是通过结构限制和化学键合等方式获得CDs掺杂的材料。
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基于此，华南农业大学刘应亮-胡超凡团队提出了一种原位制备掺杂CDs的磷光材料的通用策略，可用于原位制备CDs@ZnAl2O4复合材料，在煅烧和结晶过程中，CDs生成并镶嵌在基质的稳定晶体结构GMG中，这符合我们将
CDs限制在纳米空间中的预期该复合材料是通过使用小有机分子和金属硝酸盐作为前体的煅烧系统制备的，具有独特的紫外线和可见光可激发的超宽带RTP，易于应用于工业规模的生产相关成果以Multi emissive Room-Temperature Phosphorescent Carbon Dots@ZnAl。
2O4 Composites by Inorganic Defect Triplet-State Energy Transfer为题发表在ACS Applied Materials & Interfaces
。
图文解析
CDs@ZnAl2O4可以用葡萄糖、L-赖氨酸、L-半胱氨酸和十GMG六烷基三甲基溴化铵（CTAB）等多种有机分子获得这种方法可以很容易地应用于工业规模的生产此外，我们的实验表明，以这种方式用不同的有机小分子合成的基于。
CDs的磷光材料产生了类似的CDs结构，显示出相似的磷光峰之后验证了CDs@ZnAl2O4的结构，使用X射线衍射仪（XRD）表征以验证铝酸锌的生成（图1a）高分辨率透射电子显微镜 (HRTEM)（图1 b-d
）表明在ZnAl2O4密闭空间中CDs的尺寸约2.8 nm ，并且观察到该复合材料显著的晶格条纹，晶格间距为0.21和 0.29 nm，分别与石墨碳的 (100) 晶面和ZnAl2O4的 (220) 晶面一致，表明在高温碳化下结构足够致密。
图GMG1. (a) ZnAl2O4 (蓝线)和CDs@ZnAl2O4 (红线)的XRD图谱，(b) TEM 图像，(c)用氨水处理的 HRTEM 图像（插图显示CDs图像、0.21 nm 的晶格距离和CDs
的平均尺寸）和(d) CDs@ZnAl2O4的HRTEM图像之后使用X射线光电子能谱（XPS）和傅里叶变换红外（FT-IR）光谱分析了CDs@ZnAl2O4的化学结构XPS的谱图中Zn 2p1、Zn 2p3。
、O 1s、C 1s 和 Al 2p 峰分别在 1044.7、1021.7、531.4、284.2 和 74.0 eV（图2b），为了进一步确定CDs的性质，C 1s的高分辨率光谱（图2c）和GMGO 1s的高分辨率光谱（图
2d）给出了化学键的连接方式之后FT-IR 测量进一步支持了这些推论（图2a），并且在3689−3023 cm-1处的宽而明显的吸收峰表明存在许多-O-H基团同时，在2978、1646和1052 cm-1
处出现了与C-H、O-H和N-H拉伸相关的吸收峰，这进一步表明CDs的存在 489 cm-1处的峰对应于Zn-O八面体位点的伸缩振动，553和659 cm-1处的两个峰对应于Al-O的对称伸缩振动和Al-O
的对称弯曲振动。
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图2. (a) ZnAl2O4 (蓝线)和CDs@ZnAl2O4 (红线)的FT-IR光谱，(b) CDs@ZnAl2O4的XPGMGS光谱，(c) C 1s的高分辨率XPS光谱，(d) O 1s的高分辨率XPS
光谱为了系统地研究CDs@ ZnAl2O4的光物理性质，研究了CDs@ ZnAl2O4和ZnAl2O4的吸收和荧光（FL）光谱（图3a）由图可知UV-vis 吸收光谱在整个可见光区域显示出显着的吸收增强，特别是在。
400 nm处有一个额外的肩峰，而且CDs@ ZnAl2O4的FL激发和发射光谱在 365 nm 激发下在390 nm处显示出最大发射峰，在470 nm处出现肩峰，其中最大和肩发射峰对应于CDs@ ZnAl
2O4的能隙和缺陷态能隙图3b显示了渐近线性拟合和光子能量轴之间的交叉点，它显示了光学带隙能量 (E GMGg ) 值的良好近似之后给出了磷光光谱，如图3d所示，当在290 nm激发时，在其磷光光谱中发现了一个宽的磷光带。
此外，当激发波长从280 nm 变为420 nm 时，磷光光谱急剧变化，进一步给出三个发射中心如图3i所示，多个发射中心分别给出了0.41、0.81和1.05 s的多个平均寿命并且如图3c所示，激发依赖。
550-625 nm 区域附近的磷光行为可归因于CDs@ ZnAl2O4中存在多个三重态具体来说，CDs@ ZnAl2O4的 RTP 给出了CIE坐标为 (0.28, 0.31) (图3e)，其显示出复杂的白色磷光，但是使用白色。
RTP 实现基于CDs的RTP材料仍然具有挑战性，并GMG且鲜有报道并且图4g和h中的温度依赖性磷光显示了 CDs@ ZnAl2O4复合材料在290和400 nm紫外线照射下的主要磷光峰强度 CDs@ ZnAl。
2O4的磷光强度与温度的升高成反比，表明是磷光特性而不是延迟的FL以此类推，对于基于CDs的RTP材料，CDs@ ZnAl2O4的RTP源自填充CDs的超长寿命三重态为此，我们通过改变有机小分子的摩尔量合成了一系列不同掺杂浓度的。
CDs@ ZnAl2O4。实验表明，在一定范围内，这些复合材料的磷光强度随着碳掺杂浓度的增加而增加。
图3. (a) ZnAl2O4（蓝线）和CDs@ZnAl2O4（红线）的吸收，(b) Kubelka-Munk单位转GMG换后CDs@ZnAl2O4的UV-vis吸收光谱，(c)波长相关的磷光光谱，(d)磷光光谱，
(e) CIE 1931色度图中计算出的磷光颜色坐标，(f) 时间分辨磷光光谱，(g,h) 分别在290和400 nm照射下 CDs@ZnAl2O4的温度依赖性磷光强度分辨光谱，(i) CDs@ZnAl
2O4在室温下的时间分辨衰减曲线，在290 nm照射下以400、470和570 nm的发射波长记录为了识别缺陷中心的类型，记录了CDs@ZnAl2O4的电子自旋共振(ESR)，如图4b所示观察到g = 1.9993。
处的ESR信号，可以将其认为是被困在氧空位周围的电子由热释光 (TL) 光谱表示，可以在3GMG89 K处获得一个峰（图4c），通过检测温度相关的磷光发射光谱研究了缺陷中心的深度，这可能来自CDs掺杂引起的缺陷。
磷光的稳定性对于RTP材料的实际应用至关重要基于CDs的RTP材料很容易被溶解氧和溶剂辅助弛豫淬灭值得一提的是，CDs@ZnAl2O4在各种条件下都表现出超高的光学稳定性CDs@ZnAl2O4的发射在具有不同。
pH值（1、7 和13）的三种溶剂中超过100天未淬灭，显示出高溶剂稳定性（图5e-g）因此，很难通过溶液蚀刻将CDs与CDs@ZnAl2O4分离从热重分析仪 (TGA) 热分析图（图 5a）还可以观察到，。
CDs的含量在800℃之前几乎没有下降，表明CDs@ZnAl2O4GMG具有较高的热稳定性，归因于复合材料的限制效应外部晶体结构不仅可以防止CDs的振动和旋转，还可以防止CDs被破坏令人印象深刻的是，当从TGA
中取出样品时（图5d），磷光仍然存在。
图4.(a) TGA热谱图，(b) ESR谱，(c) TL曲线光谱，(d)从TGA获得的复合材料的照片，(e)复合材料在盐酸中的照片，(f)在水中，(g)和CDs@ZnAl2O4的苛性钠溶液中超过100
天的照片基于上述CDs@ZnAl2O4粉末的优点，包括广泛有效的紫外线和WLED激发特性以及高耐热和耐湿性，图5a显示了数据加密/解密策略的示例在365nm照射下，只能识别数字组合8888然而，在关闭紫外线灯后，。
RTP显GMG示另一个欺骗性信息 6910，肉眼可以清楚地看到当将激发光改为WLED并关闭时，RTP显示真实信息5317此外，RTP的超长寿命促进了发光图形的多级安全性，证明了通过改变光可以轻松实现可调余辉的强大可用性。
此外，用 CDs@ZnAl2O4制作了一个简单的花图案（图5b）。去除WLED和紫外线后，相机分别观察到红色的“花瓣”和绿色的“叶子”。
图5. (a) 数据加密/解密策略真实信息“5317”被CDs@ZnAl2O4写入，虚假信息“8888”被蓝色染料覆盖，虚假信息“6910”被WLED无法激发的CDs@SiO2覆盖，(b)在紫外(365 nm)。
光和WLED开启和关闭下的花朵图案照片
总结与展GMG望
综上所述，该工作通过一步煅烧的通用方法原位合成了一种CDs@ZnAl2O4复合材料该复合材料具有独特的紫外至可见光可激发的超宽带RTP和特殊的长波长持久红色RTP，具有1.05 s的超长寿命为了阐明CDs@ZnAl
2O4复合材料的RTP机制，该工作中构建了一个模型，该模型包括从ZnAl2O4作为供体和氧空位或CDs的表面基团作为受体的缺陷中逐渐释放的电荷载流子这种利用无机缺陷实现CDs三重态稳定磷光的策略不仅将促进能量转移在光化学领域应用的发展，而且为多功能磷光材料的设计策略提供指导。
而且基于独特的RTP性能，CDs@ZnAl2O4复合材料与LED灯或UV灯一起成功实现了防伪和信息加密文献链GMG接：https://doi.org/10.1021/acsami.1c07391碳点之光微信公众号欢迎投稿，投稿邮箱：。
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