硅、氮共掺杂碳点荧光粉的制备及发光性能

摘要

采用N-苯基对苯二胺和3-氨基丙基三甲氧基硅烷为原料,通过光化学催化法合成了高荧光强度的硅、氮共掺杂碳点(Si/N-CDs)。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、荧光光谱、X射线衍射(XRD)和红外光谱(FT-IR)等对Si/N-CDs进行了表征。制备的Si/N-CDs形貌呈球形,平均直径约6.45 nm,在365 nm紫外光照射下发明亮的蓝绿色荧光,量子产率可达30.8%,连续30 d测试Si/N-CDs均保持高的荧光强度。用Si/N-CDs替代传统的红/绿/蓝三基色稀土荧光粉中的蓝/绿稀土荧光粉,并与红色荧光粉(Sr,Ca)AlSiN3∶Eu2+复合制备白光二极管(White Light Emitting Diode,WLED)。在60 mA电流下运行WLED,可实现86.9的高显色指数和7.76 lm/W的发光效率,色坐标是(0.3773,0.3734),色温为4062 K,并且色点位于黑体普朗克轨迹上,表明制备的WLED可以产生高质量的照明效果。硅、氮共掺杂碳点具有简便的制备方法和优异的光学性质,并能够代替蓝/绿色稀土荧光粉与红光荧光粉复合制备高质量照明的WLED,扩展了碳点在发光器件中的应用。同时,Si/N-CDs兼具低毒性、稳定的光学性质和简单的合成工艺,使其在蓝色和绿色稀土荧光粉的替代中具有潜在的商业应用前景。