纤维素纳米晶/碳点圆偏振室温磷光材料的制备与性能OA

圆偏振室温磷光(CPRTP)材料因其独特的光物理特性在防伪和信息加密等领域受到了广泛关注,然而,传统的CPRTP材料制备与发展受限于复杂的合成路线、高成本和低不对称因子(glum)等问题。基于此,本研究采用硫酸水解法制备纤维素纳米晶(CNC),通过蒸发诱导自组装制备具有手性向列结构的CNC薄膜,并以热处理作为改性方法,提升CNC薄膜的耐水性和结构稳定性,然后通过浸渍吸附碳点(CDs),制备了CNC/CDs虹彩复合膜。利用透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪分析CDs的形貌、晶格、结合键;通过圆偏振荧光光谱仪、荧光分光光度计、圆二色谱仪、红外光谱仪等分析热处理前后复合薄膜的手性结构、官能团、荧光强度和磷光寿命等结构与光学性能。结果表明:CDs呈类球形,平均尺寸为9.8 nm,晶格间距为0.28 nm,荧光发射波长为433 nm;热处理没有破坏CNC薄膜的结构色和手性结构,反而提升了CNC薄膜的耐水性和结构稳定性,使其能在浸渍吸附过程中成功负载CDs。CNC薄膜吸附CDs后,螺距和结构色变化不大,表明手性结构得以良好保留。此外,CNC/CDs具有圆偏振荧光和热增强的CPRTP发射特性,glum值高达-0.65。再次热处理后,手性复合光子薄膜的刚性增加,有效稳定了CDs的三线态激子,磷光寿命由148.48 ms提升至231.33 ms。因复合薄膜卓越的稳定性、优秀的圆偏振荧光和CPRTP特性,验证了CNC/CDs复合光子薄膜在光子颜料、多级光学防伪、光功能标签等方面的应用。本研究不仅为可再生数控材料的高价值利用提供了可行路径,也为设计和制造具有高不对称性和较长寿命的环保CPRTP材料提供了新的方法。