Der Einschluss von nachhaltigen Kohlenstoffpunkten führt zu langnachleuchtenden Emittern und zu Photokatalysatoren für die radikalische Photopolymerisation

Abstract

AbstractNachhaltige Kohlenstoffpunkte auf der Basis von Cellulose, insbesondere Carboxymethylcellulose basierende Kohlenstoffpunkte (CMCCDs), wurden in ein anorganisches Netzwerk eingeschlossen, was zur Bildung von CMCCDs@SiO2 führte. Das resultierende Material zeigte ein lange anhaltendes Nachleuchten, welches ein Zeitfenster von mehreren Sekunden auch in Gegenwart von Luft umfasste. Temperaturabhängige Emissionsspektren gaben eine Information über die thermisch aktivierte verzögerte Fluoreszenz (TADF) und eine Phosphoreszenz bei Raumtemperatur (RTP), während Experimente zur photoinduzierten Generierung von Ladungsträgern zu einem tieferen Verständnis der Verfügbarkeit von Ladungen in der Dunkelphase führten und daher zu ihrer Verfügbarkeit an der Katalysatoroberfläche. Der photo‐ATRP Initiator α‐Bromphenylethylacetat (EBPA) bewirkte eine Löschung der Emission, was zu einer Verkürzung des Zeitfensters für die Emission vom Millisekundenbereich in den Nanosekundenbereich führte und auf eine Beteiligung des Triplettzustandes an dem photoinduzierten Elektronentransfer (PET) hinweist. Sowohl die freie radikalische Polymerisation als auch die kontrollierte auf einem photo‐ATRP Protokoll basierende radikalische Polymerisation von MMA oder in Kombination mit Styren funktionierten erfolgreich. Die metallfreie photo‐ATRP führte basierend auf einem reduktiven Mechanismus zu einem kettenverlängerbaren Makroinitiator. Die Zugabe von 9 ppm Cu2+ führte zu einem Verhältnis Mw/Mn von 1.4 obwohl eine Erhöhung auf 72 ppm die Einheitlichkeit der Polymere verbesserte, was einem Mw/Mn=1.03 entspricht. Ergänzende Experimente mit in kerria laca eingeschlossenen Kohlenstoffpunkten, insbesondere KCDs@SiO2, führten zu ähnlichen Ergebnissen. Die Abscheidung von Cu2+ (9 ppm) an der Photokatalysatoroberfläche erklärt die bessere Dispersität der Polymere, welche mittels der ATRP gebildet wurden.