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碳点作为一种新型的荧光纳米材料,自发现之初就备受关注。相比于传统荧光材料,无毒害、材料来源广、制备方法多样、荧光性能好等优势使得荧光碳点在多领域应用中迅速铺展开来。近些年,荧光碳点的研究成果更是层出不穷,从单一的蓝色荧光到目前多色甚至全光谱可见光荧光,多种制备方法的开发更是提高了碳点的荧光量子产率,足以同半导体量子点、钙钛矿等高荧光材料相媲美。与此同时如何明确结构与荧光性质间相互关系,建立多色荧光发射机理成为当今研究热点,对于加快荧光碳点在实际生活当中的应用有着重要的指导意义。基于以上问题,本论文主要从多色合成和发光二极管(LED)应用探索两个路线制定实验方案,首先,探索外部条件对荧光碳点结构和荧光性质的影响,初步了解碳点荧光机理;然后,溶剂热制备多种荧光发射碳点,探究多色荧光结构关系及机理;最后,制备基于碳点荧光复合材料及光转换型LED。具体工作内容与成果如下:(1)以柠檬酸和3,5-二氨基苯甲酸为碳源,通过一步溶剂热法制得荧光碳点,其相对荧光量子产率最高达33.4%。碳点最佳激发波长为340 nm,荧光发射波长为430 nm,且表现出激发波长独立性。透射电镜(TEM)和紫外-可见光吸收光测试谱表明制备碳点颗粒具有sp~2共轭类石墨结构,粒径平均约为5nm。红外光谱证实表面具有丰富官能团。此外,碳点同样表现出溶剂化效应,相同碳点随溶剂极性增加,荧光发射峰红移,表明碳点表面状态对荧光发射有一定的影响。(2)采用3,5-二氨基苯甲酸和3,4-二氨基苯甲酸为原料,通过简单溶剂热法制备出四种荧光发射碳点B-CDs、G-CDs、Y-CDs和R-CDs,其荧光发射波长分别为450 nm(蓝色)、500 nm(绿色)、540 nm(黄色)和600 nm(红色),且具有激发波长独立性。TEM微观形貌表明各荧光碳点呈现类圆形的碳纳米颗粒状,平均尺寸分别2.1 nm、2.6 nm、3.0 nm和3.1 nm。共焦显微拉曼光谱(Raman)和X射线衍射图谱(XRD)证实四种碳核内存在的类石墨结构,且随碳点荧光发射红移,碳核sp~2杂化π共轭有序碳结构的含量增加。此外,红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)显示sp~2杂化C=C和表面氧化C=O含量增加。据以上分析总结了多色荧光碳点发射机理模型。(3)采用溶剂挥发法分别制备了CDs/PVA和CDs/PDMS复合薄膜,解决碳点固态荧光淬灭的问题。并基于此,将其用于InGaN芯片LED。经过电致发光光谱测试,基于荧光碳点的LED发光波长别为430 nm(蓝光)、520 nm(绿光)、576 nm(黄光)和610 nm(红光)。同时,将B-CDs、G-CDs和R-CDs按一定比例混合,实现碳点溶液紫外光下产生明亮的白色荧光。并基于此制备出了的白光LED,其色坐标和色温分别为(0.2963,0.3225)和7452K,接近纯白光色坐标(0.33,0.33),证实了荧光碳点可替代稀土荧光粉实现白光LED应用。