Nano Res.[合成]│尚利课题组：基于碳点/金团簇的荧光-磷光双发射防伪材料- X-MOL资讯

当前位置： X-MOL首页 › 行业资讯 › Nano Res.[合成]│尚利课题组：基于碳点/金团簇的荧光-磷光双发射防伪材料

Nano Res.[合成]│尚利课题组：基于碳点/金团簇的荧光-磷光双发射防伪材料

作者：Nano Research 2025-03-18

本篇文章版权为尚利课题组所有，未经授权禁止转载。

背景介绍

金纳米团簇（AuNCs）作为一种新型荧光材料，在开发新型发光防伪技术方面具有巨大的潜力。然而，将AuNCs直接用作防伪材料时，基于其静态荧光信号输出的发光防伪的安全级别较低，从而限制了AuNCs在高级防伪领域的进一步使用。基于光致变色材料调控的AuNCs基动态防伪材料虽然具有较好的时间依赖的发光防伪特征，但其动态响应依赖于外在的可控光刺激，增加了体系在实际防伪应用中的操作复杂性。因此，有必要设计发展新的AuNCs基动态发光防伪材料。

磷光材料具有斯托克斯位移大、寿命长和信噪比高等特点，被广泛应用于防伪、加密、传感和生物成像等领域。其中，磷光碳点（CDs）作为一种新兴的发光纳米材料，具有优异的光学性能和潜在的应用前景，近年来受到越来越多的关注。然而，CDs的磷光一般局限于固态，而在水溶液中由于水分子和溶解氧会使三重态激子失活，从而导致其磷光易被淬灭。因此，研究者不断致力于开发各种策略以实现CDs在水溶液中的磷光发射。其中，将CDs嵌入各种刚性基质是有效策略之一。

成果简介

西北工业大学尚利课题组设计构建了一种二氧化硅基质共包覆荧光AuNCs和磷光CDs的水相荧光-磷光双发射材料（AuNCs/CDs@SiO₂）。在紫外光的照射下，由于AuNCs对CDs的荧光内滤效应（IFE），AuNCs/CDs@SiO₂在水溶液中呈现洋红色荧光发射。同时，在共价键和二氧化硅基质的保护作用下，CDs的振动和旋转受到限制，并且水中的溶解氧也被隔离，因此紫外光关闭后可以观察到AuNCs/CDs@SiO₂在水相下的超长绿色磷光发射（肉眼可见超过10 s）。此外，洋红色和绿色作为一对光学互补色，具有强烈的色彩反差，因此AuNCs/CDs@SiO₂在紫外光关闭前后的荧光-磷光动态转变很容易被肉眼捕捉识别。基于AuNCs/CDs@SiO₂的水相荧光-磷光双发射性质，成功开发了双模态光学防伪、信息的无油墨双色书写和高级加密技术，展示了其在防伪和信息加密领域潜在的应用前景。

图文导读

基于二氧化硅基质共包覆策略制备了一种基于磷光碳点的AuNCs荧光-磷光双发射材料。

图1. （A）AuNCs/CDs@SiO₂的合成示意图；（B）CDs、AuNCs和AuNCs/CDs@SiO₂的水合粒径测量结果；（C）AuNCs/CDs@SiO₂的TEM图像及其（D）高分辨TEM图像；AuNCs、SiO₂和AuNCs/CDs@SiO₂的（E）FTIR光谱、（F）XPS光谱和（G）XRD谱图。

通过优化反应条件发现当CDs浓度为0.4 mg/mL、AuNCs浓度为6.7 mg/mL及反应时间为5 h时，可实现AuNCs/CDs@SiO₂在水相下显著的荧光-磷光动态切换效果。AuNCs/CDs@SiO₂在紫外光照下呈现洋红色的荧光发射，而在紫外光撤去后则呈现出长达9 s的绿色磷光。

图2. （A）AuNCs/CDs@SiO₂水溶液在日光、紫外光（365 nm）照射下以及照射停止后的照片；（B）AuNCs/CDs@SiO₂的荧光光谱（激发波长：365 nm）；（C）CDs及AuNCs/CDs@SiO₂水溶液的磷光光谱（激发波长：365 nm）；（D）AuNCs/CDs@SiO₂水相荧光-磷光双发射的机理示意图。

AuNCs/CDs@SiO₂展现出优异的荧光稳定性和磷光循环稳定性。在连续600 s的紫外光照射下，其在422 nm处的蓝色荧光强度保持为初始强度的96%以上，而在690 nm 处的红色荧光强度保持为初始强度的91%以上，并且可在20次以上的循环中保持磷光强度的稳定。磷光衰减动力学测试结果表明BSA和AuNCs可实现对CDs磷光强度的调控，而不会影响其磷光衰减动力学过程。

图3. （A）CDs和AuNCs/CDs@SiO₂在连续600 s的紫外光（365 nm）照射下的蓝色荧光（422 nm）稳定性测试；（B）AuNCs和AuNCs/CDs@SiO₂在连续600 s的紫外光（365 nm）照射下的红色荧光（690 nm）稳定性测试；（C）AuNCs/CDs@SiO₂在紫外光（365 nm）开启和关闭下的磷光循环稳定性测试；（D）CDs@SiO₂和AuNCs/CDs@SiO₂水溶液的磷光衰减曲线；（E）水相荧光-磷光双发射AuNCs/CDs@SiO₂的结构示意图。

基于AuNCs/CDs@SiO₂的稳定、可控的水相荧光-磷光双发射性质，成功开发了双模态光学防伪、信息的无油墨双色书写和高级加密技术。该策略为设计具有水相荧光-磷光双发射的先进光学材料提供了新的指导，在防伪、信息加密和光学成像等领域都具有较大的应用潜力。