在当今世界，我们正面临着严重的环境挑战和资源限制，寻找可持续的、高效能的材料和技术变得至关重要。Room-temperature phosphorescent (RTP) 材料，即，已经引起了广泛的关注，因为它们具有在室温下发光的特性，这一特性为所有的领域的应用提供了巨大潜力。尽管自然材料天生具有发光特性，但迄今为止，只有极少数综述文章着眼于这一领域。

  首先，综述讨论了用于制备室温磷光（RTP）材料的各种自然资源以及它们的潜在用途和特性。文章分为三个部分来介绍不一样的自然资源：

  1. 非芳香性自然资源：这部分讨论了典型的非芳香性资源，包括纤维素（cellulose）、纤维素衍生物（cellulose derivatives）、半纤维素（hemicellulose）和壳聚糖（chitosan）。这些资源因其化学性质和可用性而被认为是制备RTP材料的有潜力的资源，特别是纤维素由于易于制备、加工、化学修饰和低成本而备受关注。

  2. 芳香性自然资源：这一部分着重介绍了芳香性资源，包括木质素（lignin）和自然酚类（natural phenolics）。木质素是自然界中最丰富的芳香性生物聚合物之一，通常与纤维素和半纤维素一同从植物细胞中分离。木质素具有芳香性单元，使其成为RTP色素的理想来源。自然酚类是植物中广泛分布的次生代谢产物，具有多种有用的化学性质，使其成为功能性材料的重要组成部分。

  3. 混合自然资源：许多自然资源都包含非芳香性和芳香性组分的混合，例如木材和稻壳。这一部分提到了自然木材中的混合组分，这中间还包括纤维素、半纤维素和木质素。这些混合组分赋予了木材固有的弱而短寿命的RTP发射特性，使其成为制备长寿命RTP材料的有前景的资源。

  图1 从自然资源生产室温磷光材料的示意图。首先，将大批量的生物质（木材、树皮、螃蟹壳等）经过处理，转化为自然资源。然后，将这些自然资源进一步转化为室温磷光（RTP）材料。

  图2 用于室温磷光材料的代表性自然结构和资源。图中突出显示了能够适用于室温磷光材料的生物质资源的结构。

  接着，综述详细阐述了非芳香性自然资源来源的RTP材料的性质、机制、性能增强策略以及潜在的应用领域。这些材料因其内在的RTP特性和可加工性而具有广泛的应用前景，但也存在稳定性的挑战。

  - 机制：这些非芳香性自然资源通常不具有传统的发光色素的共轭结构，因此最初认为它们不会在激发下产生发光。然而，进一步的研究表明，这些材料中的分子团簇是RTP发射的原因，而不是杂质。特别是，非芳香性分子（如纤维素或其衍生物、壳聚糖、明胶、半纤维素等）在聚集状态下展示出强烈的分子内和分子间氢键相互作用。这些氢键相互作用缩短了含氧部位之间的距离，形成了由多个氢键连接在一起的分子的超分子网络。这些氢键相互作用还可以稳定氢氧团簇的三重态态势，通过限制分子运动来产生发光的分子内和分子间氢氧团簇。因此，这些非芳香性资源可以产生RTP发射。

  - 策略：为增强非芳香性资源的RTP性能，能够使用多种策略，包括增强氢键相互作用、修改分子的功能基团、引入外部重原子和增强材料的刚性。例如，通过去除纤维素中的水分，可以促使纤维素分子之间的氢键形成，从而明显地增强RTP发射。此外，引入外部基质也能加强非芳香性资源的氢键相互作用，实现有效的RTP发射。另一方面，通过改变非芳香性资源的分子结构或引入外部组分，能大大的提升这些资源的自旋-轨道耦合（SOC）值，从而促进其RTP性能。

  - RTP薄膜：非芳香性自然资源，如纤维素、半纤维素和海藻酸钠，有着非常丰富的氢键相互作用和分子纠缠，因此适用于制备柔性透明的RTP薄膜，可用于柔性电子和信息存储等应用。

  - 有机RTP泡沫和气凝胶：由于非芳香性资源的内在RTP发射，这些自然聚合物能够最终靠冷冻干燥方法自组装成具有RTP发射的泡沫和气凝胶，可用作LED器件和化学传感器的磷光体。

  - 植物组织成像：植物组织富含纤维素，而纤维素的内在RTP发射可用于标记无需标签的植物组织成像。这种办法能够通过将植物组织在烘箱中脱水来促进纤维素和RTP发射的氢键相互作用，从而实现更好地理解植物组织结构的目的。

  图3 提高非芳香性资源和应用中的室温磷光发射的策略。a，非芳香性资源中的发射性氧团簇。b，紫外光激发下大米的数字图像，大米的发光发射和寿命衰减。通过去除水分（部分c）并引入具有强烈氢键相互作用的外部基质（部分d）来增强室温磷光性能。通过改进自旋轨道耦合和跃迁过程来增强室温磷光性能（部分e）以及引入外部重原子（部分f）。g，由氧化木聚糖制成的透明室温磷光薄膜。h，由明胶制成的具有高机械性能的室温磷光泡沫。i，使用细胞素的室温磷光发射对干燥卷心菜进行的寿命成像。

  文章还讨论了关于从芳香性自然资源中制备室温磷光（RTP）材料的机制、激活RTP发射的策略以及潜在的应用领域。

  - 机制：从芳香性自然资源中获得RTP发射的机制可以分为三种类型：(1) 天然芳香基团在矩阵中形成H型聚集，分子在固体中面对面堆叠，这稳定了它们的三重激子并促进了RTP发射；(2) 芳香结构与矩阵形成氢键相互作用，限制了分子的振动并促进RTP发射；(3) 这两种机制同时发生。因此，芳香性资源通常会在外部矩阵中形成H聚集或与矩阵形成氢键，从而产生RTP材料。

  - 策略：激活芳香分子在矩阵中的RTP发射有多种方法。一种方法是将天然资源与聚合物矩阵物理混合，例如将木质素与聚乙烯醇或聚丙烯酸钠物理混合以激活木质素的RTP发射。另一种方法是通过原位聚合，将芳香性自然资源与聚合物进行交联以形成受限的材料。这种方法的一个优势是能够最终靠控制反应条件来轻松调节矩阵的刚性，以此来实现易于调节的RTP性能。此外，还能够最终靠将芳香性资源与无机矩阵共沉淀来形成受限结构。最后，还提出了一种自我约束策略，通过将木质素氧化为芳香色素，并将其限制在脂肪酸矩阵中，触发了增强的自旋-轨道耦合和长余辉发射。

  - 残余余辉纸：残余余辉纸可用于包装、防伪材料和视觉装饰等多种应用。与大多数残余余辉纸使用石油或金属衍生的发光材料不同，此部分介绍了怎么样去使用木质素制备残余余辉纸，通过在纸张矩阵中限制木质素来实现RTP发射。

  - 可印刷发光纤维：可印刷发光材料对于制造柔性显示设备至关重要。一种方法是引入Cl–， 以增强木质素的RTP，然后将其与聚丙烯混合以获得可印刷的材料，用于三维打印。

  - 残余余辉木材：用于室内照明材料、视觉装饰和安全警示材料的荧光木材的制备，通过在天然木材表面涂覆有机或无机荧光材料，但这种方法存在高昂的成本和界面稳定性较差的问题。为解决这一个问题，通过氧化木质素激活了天然木材的内在RTP。

  - 需要考虑天然芳香资源的来源和制备方法，因为不同的来源和解决方法可能会引起不同的RTP性能。

  - 一些天然芳香资源，如天然酚类，包含敏感的酚基团，一旦在空气中氧化，这些酚基团可能会变成醌结构，以此来降低RTP发射。

  - 天然芳香资源通常来自植物提取物，因此它们是混合物，含有多种芳香成分，这些成分可能会相互作用并影响RTP发射。因此，要进一步努力来确定天然芳香混合物的RTP性质。

  图4 激活芳香性资源和应用中的室温磷光发射的策略。通过混合诱导限制（部分a）、聚合诱导限制（部分b）、沉淀诱导限制（部分c）和氧化诱导限制（部分d）来激活来自自然资源的室温磷光发射。e，由木质素基室温磷光材料制造成的余辉纸。f，由木质室温磷光材料制造成的可打印发光纤维和印刷产品。g，通过氧化木质素在木质基质中制备的室温磷光木材。h，用于Fenton反应的基于木质素的木材光催化剂，用于水处理。在底部面板中，存在船形木质光催化剂的模拟太阳辐照下，船形木质光催化剂在污染水中之前和之后的情况。

  最后，该综述总结了关于自然资源制备室温磷光（RTP）材料的研究，并展望了未来的发展趋势。以下是主要的观点和内容：

  1. 自然资源的优势：与石油衍生的有机RTP材料相比，从自然资源制备的RTP材料具备许多优点，包括可大规模制备和低成本，因为大多数自然资源，如纤维素、木质素和天然酚类，都是丰富可得的。此外，这些资源可以在实验室中使用常见设备进一步转化为RTP材料。这种转化有两个进一步的好处：（1）从自然资源制备RTP材料能够在一定程度上促进可持续发展和CO 2中和；（2）这种转化能大大的提升自然废弃资源的增值回收。

  - 提高可持续性：大多数自然资源制备的RTP材料仍需要来自石油资源的外部矩阵。因此，为增加材料的可持续性，应该探索使用可再生的天然聚合物作为矩阵，如纤维素、壳聚糖、半纤维素、海藻酸钠和聚乳酸，以制备完全自然的RTP材料。此外，尽管自然资源可再生且可持续，但通常使用有毒试剂、恶劣条件和耗能的干燥方法来将它们转化为RTP材料。未来应该更多地致力于解决这样一些问题，以进一步提升自然资源制备的RTP材料的可持续性。

  - 提高RTP性能：自然资源制备的RTP材料的吸收波长相对较短（250-400nm），因此大多数吸收紫外光子并以蓝色或绿色的RTP发射。未来可以将有机和无机上转换技术与自然RTP材料集成，以产生对长波长光响应的RTP发射材料。此外，能够正常的使用三重到单重激子能量转移策略构建多色RTP发射材料。

  - 拓展应用领域：尽管自然资源制备的RTP材料在某些领域具有潜力，但应用场景范围仍然有限。未来应该更多地探索这些材料的应用，包括用作发光器件的荧光体、生物成像试剂和X射线闪烁体等。

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