Angew. Chem.：首例光活化荧光增强的氟、氮共掺杂碳点及其压致聚集诱导发光研究

碳点（CDs）作为一种新型的具有高量子产率，优异的生物相容性和光稳定性的荧光碳纳米材料，已被广泛用于光催化，传感，光电子器件，生物成像，光动力疗法（PDT）等。许多之前的研究表明，杂原子如氮，磷，硫，氟和硼的掺杂会显著影响CDs的发光。

CdSe / ZnS量子点（QDs）在在紫外/可见光照射下的光活化可改善光致发光（PL）和光稳定性。但是，在荧光碳量子点（CDs）中没有观察到这种现象。近日，安徽大学毕红教授及其团队与郑州大学卢思宇教授和吉林大学肖冠军教授合作，提出了氟和氮共掺杂碳点（F，N掺杂的CD）中光活化荧光的增强。在1.0 atm时，掺F，N的CDs的荧光强度随紫外线照射（5 s–30分钟）而增加，同时荧光发射从586 nm到550 nm发生蓝移。F，N掺杂的CDs在高压（0.1 GPa）下暴露于紫外光线下时表现出光活化的荧光增强作用。F，N掺杂的CDs在施加增加的压力（1.0 atm至9.98 GPa）时显示出可逆的变色行为，显示出显示了在1.0 atm–0.65 GPa范围内的压力触发的聚集诱发的发射。具有压致变色荧光增强作用的光活化CDs拓宽了CDs从环境到高压条件的多功能性，并增强了其抗光漂白性。相关结果发表在Angewandte Chemie International Edition 上。

以PEI和左氧氟沙星为原料，采用一步微波辅助热分解法合成了压致变色的F、N掺杂CDs。最有趣的是，合成的F，N掺杂的CDs在连续的紫外线照射下表现出明显的光活化荧光增强。据我们所知，这是CDs中光活化现象的首次报道。此外，压致F，N掺杂的CDs表现出压力诱导的AIE增强和可逆的压致变色行为。掺F，N的CDs具有出色的光稳定性和极低的细胞毒性。因此，压致变色的F，N掺杂CDs不仅可以用作传统压敏材料的敏感候选物，而且还可以潜在地应用于光学记录系统和长时间细胞成像。更为突出的是，这些新型的光活化CDs具有改进的抗光漂白性能，可能有望在光动力疗法中用于临床应用，可避免患者在注射PDT光敏剂之后必须避光的痛苦。

图1. （a）F，N-掺杂碳点的合成； （b）典型的TEM图像（插图：HRTEM图像）；（c）F，N-掺杂碳点的相应粒度分布直方图；（d）F，N-掺杂碳点的XRD图谱。

图2. F，N-掺杂碳点的（a）FTIR和（b）XPS测量图谱。 （c）–（f）：高分辨率（c）C，1s； （d）N， 1s； （e）O， 1s 和（f）F ，1s  的F，N-掺杂碳点光谱。（g）UV / Vis吸收，（h）PL光谱（lex = 260–480 nm），以及（i）F，N-掺杂碳点的时间分辨PL衰减光谱。

图3. a），b） F，N-掺杂碳点的PL光谱在环境条件下随着1.0 atm和0.1 GPa的照射时间的增加而增加。c），d） F，N-掺杂碳点的PL强度随1 atm和0.1 GPa的照射时间的增加而变化。e）随着压力在环境条件下增加， F，N-掺杂碳点的PL光谱。f） F，N-掺杂碳点的PL强度随压力的增加而变化。（c），（d）和（f）曲线上的暗盘分别是 F，N-掺杂碳点随光照射时间或压力增加的实时光学照片。

图4.在具有变色行为的F，N-掺杂碳点中光激活的荧光增强的可能机理的图示。

文章链接：DOI: 10.1002/ange.201913800

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