Influence of Average Functionality of Precursors and Crosslink-enhanced Emission Effect on Solid-state Luminescence Performance of Carbonized Polymer Dots

doi:10.7503/cjcu20250325

Abstract

Abstract:

Carbonized polymer dots（CPDs）， as an important branch of carbon dots， have demonstrated remarkable performance and processing and molding advantages in the field of solid-state luminescent materials due to their unique sub-fluorescent groups and polymer-like structures. Specifically， the sub-fluorescent groups in the shell of CPDs avoid the generation of π-π interactions due to the presence of polymer components， thereby effectively suppressing the quenching caused by aggregation. Therefore， CPDs are ideal and highly efficient solid-state luminescent materials with development potential. To achieve efficient solid-state luminescence of CPDs， a series of CPDs was prepared using linear polyacrylic acid and organic small molecules of different functionalities as co-precursors through a hydrothermal process. The polymer molecular chain on the outer layer of CPDs isolates and disperses the fluorescence center， effectively suppressing the aggregation-caused quenching effect and ensuring the solid-state luminescence performance. Based on the crosslink-enhanced emission effect， the influence of the average functionality of co-precursors on the luminescence performance of CPDs was systematically studied. The results show that with the increase of the functionality and crosslinking degree of the precursors， the fluorescence quantum yield and

room-temperature phosphorescence lifetime of CPDs are significantly enhanced， effectively improving the solid-state luminescence performance.

Key words: Carbonized polymer dots, Carbon dots, Solid-state luminescence, Crosslink-enhanced emission effect, Functionality of precursor

CLC Number:

O631

TrendMD:

LI Rui, LIU Junjun, TAO Songyuan, ZHU Zhicheng, YANG Bai. Influence of Average Functionality of Precursors and Crosslink-enhanced Emission Effect on Solid-state Luminescence Performance of Carbonized Polymer Dots[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2026, 47(1): 20250325.

Figures/Tables 15

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Sample	τ₁/ns	Percent（%）	τ₂ /ns	Percent（%）	τ_Avg/ns
CPDs⁃NH₂	1.65	58.62	7.61	41.38	4.12
CPDs⁃2NH₂	3.19	68.53	9.56	31.47	5.19
CPDs⁃3NH₂	3.31	57.56	10.00	42.44	6.15

Sample	τ₁/ns	Percent（%）	τ₂ /ns	Percent（%）	τ_Avg/ns
CPDs⁃NH₂	1.65	58.62	7.61	41.38	4.12
CPDs⁃2NH₂	3.19	68.53	9.56	31.47	5.19
CPDs⁃3NH₂	3.31	57.56	10.00	42.44	6.15

Sample	τ₁/ms	Percent（%）	τ₂/ms	Percent（%）	τ₃/ms	Percent（%）	τ_Avg/ms
CPDs⁃NH₂	21.12	22.96	120.50	44.98	422.50	32.06	194.50
CPDs⁃2NH₂	69.51	16.90	273.50	54.21	717.40	28.90	367.34
CPDs⁃3NH₂	70.78	10.41	309.20	50.47	891.90	39.12	512.33

Sample	τ₁/ms	Percent（%）	τ₂/ms	Percent（%）	τ₃/ms	Percent（%）	τ_Avg/ms
CPDs⁃NH₂	21.12	22.96	120.50	44.98	422.50	32.06	194.50
CPDs⁃2NH₂	69.51	16.90	273.50	54.21	717.40	28.90	367.34
CPDs⁃3NH₂	70.78	10.41	309.20	50.47	891.90	39.12	512.33

Sample	Mass fraction（%）
Sample	C	O	H	N
CPDs⁃NH₂	48.57	45.14	5.89	0.40
CPDs⁃2NH₂	49.10	43.50	6.09	1.31
CPDs⁃3NH₂	48.39	42.99	6.29	2.33