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基于粒子间能级匹配构筑高性能化学发光碳纳米点及其在可再写纸应用研究

批准号:
12074348
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
娄庆
依托单位:
学科分类:
光谱学与固体发光
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
娄庆

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
目前,可以重复使用的再写纸对社会经济、环境可持续发展方面的裨益是不言而喻的。然而基于传统刺激响应材料的再写纸普遍存在毒性高,可视对比度低,暗光环境显示效果差等缺陷,严重阻碍了其商业化应用。针对以上问题,本项目采用化学反应作为刺激源来实现调控开/关荧光材料明/暗可逆态这一新概念用于可擦写再写纸,利用新型刺激响应物碳纳米点无毒和发光易调节的特点,将其作为三基色墨水,设计并构建纸基底层-钝化层-草酸酯层-缓释层-过氧化氢层-钝化层多层结构排布的再写纸。通过尺寸效应和化学发光体系选择来调控碳纳米点与高能中间体粒子之间能级匹配,解决碳纳米点到高能中间体之间有效的电荷注入和传输这一难题,以此提升碳纳米点三基色化学发光性能;同时通过改善碳纳米点与化学发光体系间溶剂的相容性,有望实现该体系主动发光再写纸低毒、高可视对比度,可暗光显示的可重复打印。该项目的开展为探索新型可擦写再写纸提供理论依据与技术支撑。
英文摘要
So far, rewritable paper (RP) definitely benefits the sustainable development of economy, society and environment. However, the real-life applications in RP using traditional stimuli-responsive materials have been hindered by its high toxicity, low image contrast and poor display in dark environment. In view of the above problems, we will design and construct a filter paper-passivation layer-oxalic ester layer-sustained-release layer-hydrogen peroxide layer- passivation layer RP system, employing novel, nontoxic, emission-adjustable, and stimuli-responsive materials carbon nanodots (CDs) as the tricolor ink by virtue of the new concept with chemical reaction controlling the light and dark reversible state in fluorescent materials. In this system, we will achieve an energy level alignment between high-energy intermediates and CDs by quantum size effect and select the appropriate chemiluminiscence (CL) systems, which needs solving the problem on the effective injection and transfer of the electron from CDs to high-energy intermediate in order to promote the properties of tricolor CL in CDs. Meanwhile, the modification on the solvent compatibility between CDs and CL systems is applied to achieve low toxicity, high image contrast and good display in dark environment in the active CL based RP. Finally,we will provide theoretical basis and technical assistance in the exploration of new-type reusable RP.
目前,可以重复使用的再写纸对社会经济、环境可持续发展方面的裨益是不言而喻的。然而基于传统刺激响应材料的再写纸普遍存在毒性高,可视对比度低,暗光环境显示效果差等缺陷,严重阻碍了其商业化应用。针对以上问题,本项目采用立足于理论计算和实验表征,揭示碳纳米点结构特性、组分调控与其发光效率、发光波长之间的构效关系,通过不同氮含量改善了与化学发光中间体能级匹配,提升了碳纳米点的效率,其化学发光效率达到1.71×10-2 einsteins mol-1。通过表面功能化改性碳纳米点亲水亲油特性,解决其化学发光水猝灭问题。利用制备了米级化学发光碳纳米点膜,基于该薄膜开发了具有0.4 mm的高空间分辨率和0.08 K-1的灵敏度,并实现了非平面、米级和灵敏的手掌温度成像;通过溶剂调控制备出不同的化学发光发射的碳纳米点。可发出白色、蓝色、青色、绿色、黄色、橙色和红色化学发光,具有较高亮度(5.11 cd m-2),可作为应急照明应用。通过碳纳米点乙醇溶液为墨水将图案信息打印到滤纸上,喷洒化学发光底物溶液可读取存储信息,实现信息主动显示和加密应用。通过光氧化策略获得了具有超长寿命的水溶性近红外余辉碳点。通过两亲性分子涂层进一步减缓光诱导氧化过程,余辉寿命达到5.9 h,是目前报道的有机/无机余辉材料中最长的余辉寿命之一。该成果对开发新型发光显示技术和材料具有良好的推动作用。相关工作整理发表了SCI文章27篇,其中包括在本专业权威期刊Nature Communications(1篇),Advanced Materials(2篇),Light-Science & Applications(1篇),Nano Letters(2篇),Nano Today(1篇)和Materials Horizons(1篇)等上发表相关研究成果。申请国家发明专利14项。
基于二维层状双金属氢氧化物限域效应实现自猝灭抑制碳纳米点及电致发光器件应用研究
  • 批准号:
    12261141661
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
  • 资助金额:
    195.00万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    娄庆
  • 依托单位:
高效近红外化学发光碳纳米点的构建及在纳米诊疗药物应用研究
  • 批准号:
    U2004168
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    娄庆
  • 依托单位:
基于粒子间能级匹配构筑高性能化学发光碳纳米点及其在可再写纸应用研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    60万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    娄庆
  • 依托单位:
基于中间体和光发射体间能量传递机制实现碳纳米点基高亮化学发光的研究
  • 批准号:
    51602288
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    娄庆
  • 依托单位:
国内基金
海外基金