非晶态硼掺杂石墨相氮化碳量子点:近90%高荧光量子产率及高灵敏检测Fe2+/Cd2+(英文)

作者：李波; 张静; 骆子煜; 段鑫沛; 黄维清^*; 胡望宇^*; 潘安练; 廖蕾; 江浪; 黄桂芳^*

来源：Science China-Materials, 2021, 64(12): 3037-3050.

石墨相氮化碳量子点(CNQDs)作为一种具有吸引力的光致发光(PL)材料,在荧光成像和重金属离子检测方面具有巨大的潜力.然而,晶态CNQDs的商业化应用仍被其低荧光量子产率、自猝灭和激发波长依赖行为所限制.我们提出利用硼掺杂和CNQDs非晶化的协同策略——通过水热和自上而下的超声剥离方法制备非晶态硼掺杂CNQDs (B-CNQDs)——以解决以上三个问题.结构无序赋予了非晶态B-CNQDs大范围pH下优越的弹性应变性能,从而可以有效促进电荷传输,减少激子猝灭.同时,通过形成均匀的硼掺杂表面态,可以巧妙地调节CNQDs的电子结构和荧光发射特性,实现无激发波长依赖行为.结果表明,非晶态B-CNQDs具有优异的荧光稳定性(2年后无明显衰减),且具有87.4%的高量子产率,是非常有前途的荧光材料.在紫外光激发下, B-CNQDs在商业用纸上可以显示出特定图形的亮蓝色荧光.此外, B-CNQDs对Fe2+和Cd2+在ppb检测范围内具有高度的选择性和灵敏度.本工作可为开发具有高稳定性和高量子产率的非晶态碳基荧光材料用于光电器件和传感器提供实验基础和有益启示.