納米碳點(diǎn)的合成、熒光性質(zhì)及其LED應(yīng)用研究.pdf

1、熒光碳點(diǎn)作為一種新型的碳納米發(fā)光材料，以其優(yōu)異的生物相容性、良好的發(fā)光性能、簡(jiǎn)單的合成工藝、低廉的成本等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛關(guān)注，在生物熒光標(biāo)定、醫(yī)學(xué)傳感器以及發(fā)光器件等方面具有廣闊的應(yīng)用潛力。熒光碳點(diǎn)內(nèi)部多為石墨晶體結(jié)構(gòu)，其電子傳輸躍遷特性與傳統(tǒng)半導(dǎo)體量子點(diǎn)有差別，一般認(rèn)為其熒光行為與傳統(tǒng)半導(dǎo)體量子點(diǎn)不同，目前對(duì)于熒光碳點(diǎn)的發(fā)光機(jī)理還未有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，表面能級(jí)發(fā)光理論被認(rèn)為是最具科學(xué)性的理論之一，所以對(duì)其內(nèi)部晶體的結(jié)構(gòu)以及表面基團(tuán)分析對(duì)其發(fā)光機(jī)

2、理研究具有重要意義。同時(shí)，熒光碳點(diǎn)作為新一代綠色納米材料的代表，其合成方法與制備原料的“綠色性”還有許多亟需改進(jìn)之處。
　　本文在水熱與熱解合成體系下，探究使用綠色環(huán)保的前驅(qū)體合成單分散性好、量子產(chǎn)率高、色域?qū)挼母咝阅軣晒馓键c(diǎn)，同時(shí)研究了其結(jié)構(gòu)和熒光機(jī)理，我們還利用制備的高性能熒光碳點(diǎn)與稀土發(fā)光材料制成具有高顯色指數(shù)的紫外激發(fā)光致發(fā)光白光LED，主要工作如下:
　　1.采用水熱法，利用檸檬酸為唯一碳源，以氨水為反應(yīng)修飾劑，合

3、成具有結(jié)晶性優(yōu)良、單分散性好、寬色域、量子產(chǎn)率高的水溶性氨調(diào)制熒光碳點(diǎn)。通過高分辨透射電鏡(HRTEM)研究，碳點(diǎn)單分散性良好，平均直徑為3nm。根據(jù)對(duì)二維晶格間距以及夾角的精確測(cè)量確定結(jié)構(gòu)為石墨2H晶體結(jié)構(gòu)，通過傅里葉紅外光譜(FTIR)以及X射線光電子能譜(XPS)探究了其表面官能團(tuán)。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)含N官能團(tuán)的加入對(duì)碳點(diǎn)的熒光增強(qiáng)起到了關(guān)鍵的作用，根據(jù)能帶理論建立了有關(guān)C-N以及表面缺陷吸收發(fā)射的電子躍遷能級(jí)模型，為熒光碳點(diǎn)的發(fā)光

4、機(jī)理提供了一個(gè)合理的解釋。
　　2.利用高溫?zé)峤獾姆椒?，以尿素或檸檬?尿素為原料制備具有良好結(jié)晶性和單分散性的熒光碳點(diǎn)。此方法用料廉價(jià)，反應(yīng)時(shí)間短，實(shí)驗(yàn)條件簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的制備設(shè)備。我們對(duì)熱解檸檬酸&尿素制備的碳點(diǎn)的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的分析，經(jīng)過PDF卡片比對(duì)與原子結(jié)構(gòu)模擬發(fā)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)PDF#89-8487&75-1621&89-7213的graphite2H結(jié)構(gòu)的晶面間距、晶面夾角等數(shù)據(jù)吻合自洽。同時(shí)對(duì)它們光學(xué)性能進(jìn)行探究，發(fā)

5、現(xiàn)在發(fā)射光譜隨激發(fā)光譜紅移的現(xiàn)象，與單一熱解尿素不同的是在330-370nm紅移不明顯，在380-390nm紅移明顯，我們嘗試了用第一章提出的表面能級(jí)躍遷模型解釋了所制備的熒光碳點(diǎn)熒光發(fā)射光譜的紅移現(xiàn)象。
　　3.采用方法1制備的高性能的熒光碳點(diǎn)，使用乙醇作為分散劑與樹脂膠混合，結(jié)合稀土發(fā)光材料(SrSi2O2N2∶Eu和Sr2Si5N8∶Eu)作為綠色和紅色發(fā)光組分，制成高性能紫外激發(fā)WLED，在100mA的電流驅(qū)動(dòng)下發(fā)出明亮的