近日，材料學院彭鋒教授課題組在纖維素室溫磷光材料研究領域取得新進展，研究論文以“Red and Time-Dependent Phosphorescence Color Generated from Cellulose Carbonized Polymer Dots via Precise Core-Shell Structure Modulation”為題發(fā)表于《Advanced Functional Materials》（IF = 19）。
木質(zhì)纖維生物質(zhì)（纖維素、半纖維素及木質(zhì)素等）憑借固有的發(fā)光特性、資源豐富性、可再生性和生物相容性，成為替代石油基聚合物構(gòu)建室溫磷光（RTP）材料的理想選擇。然而，由于缺乏高度共軛結(jié)構(gòu)，生物質(zhì)分子難以縮小能隙以產(chǎn)生長波長磷光，大多數(shù)生物質(zhì)基RTP材料主要展現(xiàn)藍色或綠色的靜態(tài)磷光，限制了實際應用。將生物質(zhì)分子直接轉(zhuǎn)化為紅色和顏色動態(tài)可調(diào)的RTP材料是領域內(nèi)挑戰(zhàn)性難題。
圖1 通過精準核-殼結(jié)構(gòu)調(diào)控策略實現(xiàn)CPDs的紅色和時間依賴RTP
針對以上挑戰(zhàn)，材料學院呂保中副教授、彭鋒教授在木聚糖碳化聚合物點RTP材料的研究基礎上（J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 1294-1304; Nat Commun. 2025, 16, 7473），以羧甲基纖維素為碳前驅(qū)體，通過乙二胺交聯(lián)將其轉(zhuǎn)化為碳化聚合物點（CPDs），基于核-殼結(jié)構(gòu)調(diào)制策略，激活纖維素CPDs的紅色和時間依賴性變色磷光。如圖1所示，CPDs展現(xiàn)出核-殼雙磷光發(fā)射中心：分別是發(fā)射為535 nm的殼結(jié)構(gòu)綠色磷光中心和發(fā)射為610 nm的核結(jié)構(gòu)紅色磷光中心。通過控制反應條件精準調(diào)節(jié)核-殼結(jié)構(gòu)，可精確調(diào)控核-殼雙磷光發(fā)射中心的比例，實現(xiàn)從紅色到綠色轉(zhuǎn)變的時間依賴動態(tài)磷光。本研究為實現(xiàn)纖維素的紅色和時間依賴變色磷光提供了一種高效的方法，并深入揭示了纖維素CPDs的磷光發(fā)射機制，為該領域的研究提供了新的見解和參考。
博士研究生高倩（現(xiàn)入職安徽農(nóng)業(yè)大學）、史美超為共同第一作者，呂保中副教授和彭鋒教授為共同通訊作者。該研究得到了國家杰出青年科學基金（32225034）、國家自然科學基金（22308028）、中央高校基本科研業(yè)務費專項資金資助（JCYJ202501）等項目的資助。
