10月5日消息,日本埼玉大学理工学研究科Christian Ebere Enyoh博士与王青跃(Qingyue Wang)名誉教授在Phys.org报道的研究中,以废弃聚酰胺(尼龙)为单一碳前驱体制备碳量子点(CQDs),实现了从紫外到黄绿光的连续发光调谐。
碳量子点是具有荧光性质的碳纳米材料,在传感、光电子、显示、防伪与环境技术领域有应用潜力,其光学性质可通过碳结构与表面化学(尤其缺陷态与杂原子掺入)调控。此前方法依赖不同起始原料、不同合成路线或后处理,难以厘清单一化学修饰对发光电子态的影响。聚酰胺广泛用于纺织、包装、汽车部件与渔具,是消费后塑料废弃物的重要来源——将其转化为高值光学纳米材料可实现废物资源化增值。
研究团队通过干法热解与水热/溶剂热合成,经氧化及引入硼、氮、硫、磷官能团,制得八个化学性质不同的CQD变体。借助荧光光谱、紫外-可见光谱、红外光谱、光学跃迁能分析与色度表征,团队将发射波长从紫外区308纳米连续调至黄绿区552纳米,总调谐范围244纳米,跃迁能从4.32eV降至2.50eV,且全程使用同一种聚酰胺前驱体。研究证明,可控的缺陷态工程可系统调控废聚酰胺基CQD的发光行为。
该工作为塑料废物高值化提供了一条'一前驱体、多产品'的路线:同一废物流可通过表面化学定制产出覆盖宽光谱的荧光材料,用于防伪油墨、荧光传感与显示器件。研究团队此前还曾将聚酰胺微塑料转化为可发射碳量子点用于UV阻隔食品包装。在 全球微塑料治理压力下,废塑料制功能碳材料正成为循环经济与纳米材料交叉领域的活跃方向。
(来源:Phys.org)