多种光色发射的荧光碳点制备及性能、应用研究

摘要

荧光碳点与一些传统量子点和有机染料相比，具有一些独特的优势，如毒性低、水溶性好、光漂白性好、生物相容性好等，也受到更多人的关注，但一些碳点的制备方法复杂、荧光效率不高、长波方向碳点尤其是红光甚至近红外碳点少，因此，探究一种简的便方法制备高量子效率、多种光色碳点很有必要。本文针对以上问题采用不同的制备方法制备了较高荧光效率的碳点，采用一步热解法制备高荧光效率的黄绿光碳点，又采用溶剂热法制备多光色发射的碳点。论文的主要研究内容和结果如下:
　　1.以柠檬酸为碳源、尿素提供氮源一步热解法制备高荧光效率的黄绿光碳点。并对碳点的形貌、粒径、表面基团、发光性质等进行表征测试，发现碳点分布均匀，不团聚，粒径约为5nm，表面含有大量亲水性有机基团，荧光量子效率高达78.3％;其激发峰为291 nm、360 nm、460 nm，发射主峰位于533 nm，调节激发波长365 nm～465 nm，其发射主峰保持不变，而在465 nm～525 nm，发射主峰红移;探究了制备黄绿光碳点最佳条件，得知最佳制备条件为原料柠檬酸与尿素摩尔比1∶4、反应温度为200℃、反应时间为2h;同时探究了碳点制备过程发生的变化，得知首先生成碳点前驱体，进一步反应得到碳点;研究了不同pH环境、不同有机溶剂、不同浓度无机盐离子环境、紫外光照射不同时间对碳点发光的影响，结果表明强酸、强碱环境对碳点荧光影响较大;极性较大溶剂中呈现黄绿光，且极性越大，发光越强，而在极性小的溶剂中大多呈现蓝光发射，甚至在极性极小的溶剂中不发光;其耐盐性及光漂白性极好;用其培养藻类，藻类生长良好证明碳点毒性低;将碳点用于打印、防伪、复合材料、光电材料，有很好的效果。
　　2.以柠嗪酸、硫代乙酰胺、乙酰胺为原料，采用一步溶剂热法制备了蓝、黄、红三种光色的碳点。三种碳点粒径均在5 nm以下，表面都有大量有机基团，蓝光碳点激发主峰为354 nm，此时发射主峰峰为458 nm，黄光碳点激发主峰为494 nm，发射主峰为562 nm，红光碳点发射峰主峰是655nm，激发峰为621nm，三种碳点的荧光量子效率都较高，蓝:58.7％、黄:34.5％、红23.8％。调节激发波长发现，蓝、红碳点发射波长对激发波长有一定的依耐性，而改变激发波长黄光碳点的发射峰保持不变。对三种碳点的耐盐性、光稳定性、毒性进行了测试，结果表明:三种碳点耐盐性好、光漂白性好、毒性低。将三种碳点用做荧光墨水、制备固态复合发光材料、LDE领域都收到不错的效果。

目录

摘要

第一章 前言

1．1 荧光碳点的介绍

1．2 碳点的制备原料

1．3 碳点的制备方法

1．4 碳点的应用

1．5 论文选题意义及研究内容

第二章 一步法热解柠檬酸和尿素制备黄绿光碳点材料

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验仪器

2．2．3 黄绿光碳点合成

2．2．4 合成黄绿光碳点的条件实验

2．2．5 样品的测试与表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 碳点的结构

2．2．2 黄绿光碳点材料光学性能

2．3．3 反应进程及机理分析

2．3．4 黄绿光碳点材料的其他性质

2．3．5 黄绿光碳点材料的应用

2．4 本章小结

第三章 以柠嗪酸为碳源制备不同光色发射的碳点材料及性能、应用研究

3．1 引言

3．2．实验部分

3．2．1 实验试剂

3．2．3 样品的制备

3．2．4 样品的测试与表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 碳点的结构

3．3．2 几种碳点的光学性质

3．3．3 几种碳点的其他性质

3．3．4 材料的应用

3．4 本章小结

第四章 总结与展望

参考文献

读学位期间取得的研究成果

致谢

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