| B掺杂长余辉室温磷光碳量子点在信息加密与湿度检测中的应用 |
| B-doped carbon quantum dots with long-afterglow room-temperature phosphorescence: Applications in information encryption and humidity sensing |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 张越诚 | 延安大学化学与化工学院, 延安市分析技术与检测重点实验室, 延安 716000 | | | 杨帆 | 延安大学化学与化工学院, 延安市分析技术与检测重点实验室, 延安 716000 | | | 张诗雨 | 延安大学化学与化工学院, 延安市分析技术与检测重点实验室, 延安 716000 | | | 马程骏 | 延安大学化学与化工学院, 延安市分析技术与检测重点实验室, 延安 716000 | | | 田锐 | 延安大学化学与化工学院, 延安市分析技术与检测重点实验室, 延安 716000 | | | 孙雪花 | 延安大学化学与化工学院, 延安市分析技术与检测重点实验室, 延安 716000 | | | 李皓瑜 | 延安大学化学与化工学院, 延安市分析技术与检测重点实验室, 延安 716000 | | | 孙凌波 | 延安大学延安医学院, 延安 716000 | lingbosun@yau.edu.cn | | 马红燕 | 延安大学化学与化工学院, 延安市分析技术与检测重点实验室, 延安 716000 | mahy6614@163.com |
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| 摘要: 以硼酸与苯甲酸(BZA)为原材料，通过一步热解法合成了B掺杂的长余辉室温磷光碳量子点(B-CQDs-BZA)。采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外可见(UV-Vis)吸收光谱与荧光/磷光发射光谱对B-CQDs-BZA的形貌、结构及发光性能进行表征。结果显示，合成的B-CQDs-BZA主要是由无定形碳构成的尺寸介于2.0~4.5 nm之间的零维碳量子点。B-CQDs-BZA经254与302 nm的紫外光照射后，可呈现出长达20 s的蓝色室温磷光，经测试其磷光寿命长达2.09 s。该方法简单、快速且具有普遍适用性，使用多种原材料均可合成长余辉室温磷光CQDs。基于B-CQDs-BZA卓越的室温磷光发光寿命，我们将B-CQDs-BZA成功应用于时间分辨防伪技术。另外，根据水分子对B-CQDs-BZA的猝灭效应，将其制作成湿度试纸，用来检测环境空气的湿度。 |
| 关键词: 室温磷光 碳量子点 信息加密 湿度 |
| 基金项目: 国家自然科学基金(No.22264023)、 陕西省自然科学基础研究计划(No.2024JC-YBQN-0150)、 陕西省教育厅科研计划(No.22JK0614)、 延安市科技计划项目(No.2023-SFGG-057)、 延安大学博士科研启动基金(No.YDBK2022-15，YDBK2020-30)和陕西省卫健委科研基金(No.2022E019)资助。 |
| Abstract: In this study, boric and benzoic acid (BZA) were used as precursors to synthesize boron-doped roomtemperature phosphorescent carbon quantum dots (B-CQDs-BZA) through a one-step pyrolysis process. The morphology, structure, and luminescent properties of B-CQDs-BZA were characterized using transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), ultraviolet-visible (UV-Vis) spectroscopy absorption, fluorescence, and phosphorescence spectroscopy. The results demonstrated that the synthesized B-CQDs-BZA primarily consisted of amorphous carbon, with a particle size ranging from 2.0 to 4.5 nm. Upon irradiation with ultraviolet light at 254 or 302 nm, B-CQDs-BZA exhibited a blue phosphorescence signal that persisted for up to 20 s, with a measured lifetime as long as 2.09 s. This method is simple, rapid, and universally applicable, enabling the synthesis of room-temperature phosphorescent CQDs from diverse precursor materials. Leveraging the exceptional room-temperature phosphorescence lifetime of B-CQDs-BZA, these materials can be effectively employed in time-resolved anti-counterfeiting and information encryption. Moreover, based on the quenching effect of water on B-CQDs-BZA, these materials can be further utilized for determining environmental humidity. |
| Keywords: room-temperature phosphorescence carbon quantum dot information encryption humidity |
| 投稿时间：2024-11-18 修订日期：2025-05-07 |
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