近日，郑州大学物理学院材料物理研究所在磷光碳纳米点合成方面取得进展，相关结果以题为“Self-exothermic reaction driven large-scale synthesis of phosphorescent carbon nanodots”的论文，发表于中国科技期刊卓越行动计划领军期刊《Nano Research》上。论文第一作者为物理学院博士研究生宋世玉，通讯作者为青年教师刘凯凯副教授，单崇新教授以及尚远博士。
碳纳米点作为新兴的发光材料，是碳材料家族中的重要成员，近年来因其良好的生物兼容性以及与有机室温磷光材料相当的光学特性受到越来越多的科研工作者的关注。目前，包括水热法和微波辅助合成在内的一系列合成室温磷光碳纳米点的方法被发展起来。这些方法易于掌握，但这些合成的磷光碳纳米点的方法的合成条件往往需要较高的温度，不利于其大批量生产和应用。因此，开发简便、快速、大规模合成室温磷光碳纳米点的路线有助于推动其研究和应用。
在本工作中，作者利用碳点前驱物苯酐和乙二胺接触时快速的自发放热反应，放出的热量进一步推动碳点进行交联和碳化，形成具有室温磷光的碳纳米点，其制备产率可达90 %，且可以实现宏量磷光碳点的制备。实验和理论计算表明，在形成的碳点中异原子掺杂的sp2杂化碳核作为一个高效的发光中心，异原子的存在有利于碳点的激发态电子从单重态到三重态的系间窜跃，实现三重态电子的布居。通过调控周围环境的温度，碳纳米点的磷光寿命可实现由193 ms到1.13 s的调节，这一研究结果为室温下大规模合成磷光碳点的研究提供了新的途径，从而有望推动其走向应用的步伐。
该工作得到了国家自然科学基金、中国博士后等项目的资助。
全文链接：https://doi.org/10.1007/s12274-020-3204-z