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华南农大刘应亮教授团队生物质基碳点室温磷光质料研究获重要希望

产品时间:2021-11-05 00:42

简要描述:

克日,华南农业大学质料与能源学院生物基质料与能源教育部重点实验室、岭南现代农业科学与技术广东省实验室茂名分中心、广东省光学农业工程技术研究中心刘应亮教授领导的生物碳(炭)与光学农业团队在生物质基碳点室温磷光质料研究中取得重要希望,相关研究效果以“Ultralong lifetime and efficient room temperature phosphorescent carbon dots through multi-confinement structure des...

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本文摘要:克日,华南农业大学质料与能源学院生物基质料与能源教育部重点实验室、岭南现代农业科学与技术广东省实验室茂名分中心、广东省光学农业工程技术研究中心刘应亮教授领导的生物碳(炭)与光学农业团队在生物质基碳点室温磷光质料研究中取得重要希望,相关研究效果以“Ultralong lifetime and efficient room temperature phosphorescent carbon dots through multi-confinement structure des

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克日,华南农业大学质料与能源学院生物基质料与能源教育部重点实验室、岭南现代农业科学与技术广东省实验室茂名分中心、广东省光学农业工程技术研究中心刘应亮教授领导的生物碳(炭)与光学农业团队在生物质基碳点室温磷光质料研究中取得重要希望,相关研究效果以“Ultralong lifetime and efficient room temperature phosphorescent carbon dots through multi-confinement structure design”为题揭晓在国际著名学术期刊Nature. Communications(IF2019:12.12)。碳点作为一种新型的室温磷光(RTP)质料,与传统的无机、金属配合物和纯有机RTP质料相比,具有毒性低、制备浅易、组成和结构易调控等奇特优势,在防伪、信息加密、传感检测和光电器件等领域展现出较大的应用价值,成为现在RTP质料研究的一个热点。然而,现在的碳点基RTP质料普遍存在磷光寿命短、量子效率低、稳定性差等问题,使其在实际应用方面受到了极大的限制。

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针对以上问题,生物碳(炭)与光学农业团队设计了一种以谷壳等生物质废弃物为原料制备碳点室温磷光质料的通用计谋。该质料显示出超长的余辉寿命、较高的量子效率和极高的稳定性。该计谋巧妙地接纳了同时富含硅和碳的废弃生物质谷壳作为原料,通过溶胶凝胶法将碳点原位封装在庞大的Si-O四面体网络形成的纳米空间中,通过煅烧进一步形成对碳点具有限域作用的三维空间。

得益于Si-O网络的刚性结构和与碳点间形成的化学键作用,以及三维空间的限域作用,所获得的碳点/二氧化硅复合质料同时体现出超长磷光寿命(5.72秒)和超高磷光量子效率(21.3%)。此外,该质料可以有效地反抗强氧化剂、差别极性的有机溶剂、强酸和强碱对磷光的猝灭,显示出精彩的稳定性。基于其超长磷光寿命,高磷光量子效率和精彩稳定性,该质料有望广泛用于防伪领域,尤其是种种恶劣化学情况下的光学防伪应用。

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该研究结果不仅为长寿命高效率碳点室温磷光质料提供了一种通用设计合成计谋,而且为谷壳等农业废弃生物质的资源化使用提供了新的思路和时机。该研究论文的第一作者为质料与能源学院2020届硕士研究生孙宇琼,华南农业大学郑明涛副教授、刘应亮教授以及康涅狄格大学的Sun Luyi教授为配合通讯作者。该研究获得了国家自然科学基金、国家留学基金委等的资助。

泉源:华南农业大学论文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-020-19422-4。


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