多种光色发射的荧光碳点制备及性能、应用研究

作     者：江双玲 

作者单位：上海师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：余锡宾

授予年度：2017年

学科分类：07[理学] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 

主      题：碳点 多种光色 柠檬酸 荧光量子效率 柠嗪酸 

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,故受到越来越多的人关注,但一些碳点的制备方法复杂、荧光效率不高、长波荧光发射碳点尤其是红光甚至近红外光碳点少,因此,探究一种简的便方法制备高量子效率、多种光色发射的碳点很有必要。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5 nm,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 nm65 nm,其发射主峰保持不变,而在465 nm25 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2 h;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,取得很好的效果。2.以柠嗪酸为共同碳源,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,红光碳点激发主峰是621 nm,发射峰为655 nm,三种碳点的荧光量子效率都较高,蓝光为58.7%、黄光为34.5%、红光为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。将三种碳点用作荧光墨水、制备固态复合发光材料、LDE领域均收到不错的效果。