铜纳米簇的自组装诱导发光机理研究及白光LED应用

发布时间：2020-10-26 02:16

　　 金属纳米簇具有HOMO-LUMO类型的电子跃迁、强的光吸收能力和尺寸依赖的荧光发射等光学特性,被认为是用于制备光发射二极管的最具竞争力的颜色转换材料之一。然而,分散的金属簇的光色单一、荧光稳定性差、荧光强度低,极大的限制了它们的实际应用。受到有机分子聚集诱导发光理念启发,设计高度有序的金属簇组装体为解决以上问题提供了一种方法。在组装之后,金属纳米簇组装体的荧光稳定性以及荧光强度均得到大幅度增强。并且,金属簇组装体的荧光光色连续可调。这一过程被称之为自组装诱导发光。在本论文中,我们利用廉价、储量大、实用潜力更大的铜纳米簇来体现这一理念,即紧致有序的排列可以有效的改善金属纳米簇的发光稳定性、可调性以及强度。本论文旨在介绍二维铜纳米簇自组装结构的合成及其发光性质,探究影响二维铜纳米簇自组装结构组装诱导发光效应的因素,如配体、簇间距和金属缺陷等,并利用得到的二维铜纳米簇作为颜色转换层材料改善了发光二极管的性能。在第二章中,我们使用芳香硫醇代替烷基硫醇配体,制备了拥有强红光发射的铜纳米簇自组装材料。芳香配体的引入能够影响配体到金属的电荷转移或者配体到金属-金属电荷转移过程,因此能够调节发光颜色以及增强发光强度。通过选择共轭能力不同的芳香包覆配体,发光颜色可以由黄色调到深红色,荧光量子效率也增强到15.6%。全色发射的铜纳米簇自组装材料促进了纯铜簇白光光发射二极管的制备。在第三章中,我们通过调控组装体内部的簇间距实现了对铜纳米簇自组装诱导发光的控调,获得了从绿光到红光的系列荧光发射。簇间距可通过控制纳米簇自组装过程中的实验变量进行调控,例如溶剂与配体的种类、组装时长、温度等。这些实验变量影响纳米簇间弱相互作用力的平衡,进而改变组装体内纳米簇间的距离。纳米簇间距离的变化极大的影响铜簇的光物理性质,尤其是配体到铜-铜的电荷转移,进而可控调节光色。由于铜纳米簇自组装材料拥有强荧光、优异的稳定性以及光色连续可调的组装诱导发光特性,被用作制备白光光发射二极管的颜色转换层材料。在第四章中,我们巧妙地利用两相反应体系刻意构造出了铜纳米簇自组装材料的表层金属缺陷。金属缺陷对自组装材料的能级有显著影响,进而影响激子辐射跃迁动力学过程,以及表现出来的材料光物理性质。进一步研究表明表层缺陷拥有相对浅能级以及多级亚能级结构,拓宽了荧光发射的光色范围,从蓝光变化到红光跨度高达160纳米。更重要的是,通过简单调节表层金属缺陷与深层金属缺陷的比例,就可以实现发光颜色由黄到红的连续变化。基于铜纳米簇的全色发射,我们设计构筑了拥有不同色温的(冷白,正白,暖白)白光发射二极管器件,验证了在照明领域的应用潜力。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB383.1;O614.121
【文章目录】：
中文摘要
abstract
第一章 绪论
    第一节 荧光金属簇的介绍
        1.1.1 荧光金属簇的概述和优势
        1.1.2 金属簇的荧光机理
        1.1.3 荧光铜簇的发展
    第二节 金属簇的聚集诱导发光效应
        1.2.1 聚集诱导荧光增强的机理
        1.2.2 引起金属簇AIE效应的方法
        1.2.3 金属簇聚集诱导发光的研究意义
    第三节 金属簇在发光二极管领域中的应用
        1.3.1 基于金属簇的电致发光器件
        1.3.2 基于金属簇的光致发光器件
    第四节 本论文的设计思路与研究内容
    参考文献
第二章 芳香硫醇包覆配体构筑红光发射铜簇组装体
    第一节 引言
    第二节 实验部分
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 表征仪器
        2.2.3 合成方法
        2.2.4 纯化处理
        2.2.5 电化学测量
        2.2.6 自组装铜纳米簇制备光发射二极管（LED）
        2.2.7 模型与模拟方法
    第三节 结果与讨论
        2.3.1 红光铜簇组装材料的合成与表征
        2.3.2 红光铜簇组装材料荧光机理探究
        2.3.3 基于红光铜簇组装材料的LED发光器件
    第四节 本章小结
    参考文献
第三章 簇间距调控的铜簇组装诱导发光变色效应
    第一节 引言
    第二节 实验部分
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 表征仪器
        3.2.3 合成方法
        3.2.4 纯化处理
        3.2.5 铜纳米簇自组装材料制备光发射二极管（LED）
        3.2.6 模型与模拟方法
    第三节 结果与讨论
        3.3.1 铜簇组装诱导发光材料的合成与表征
        3.3.2 铜簇组装诱导发光材料荧光机理探究
        3.3.3 基于铜簇组装诱导荧光材料的LED发光器件
    第四节 本章小结
    参考文献
第四章 缺陷调节的组装诱导发光铜簇的荧光性质
    第一节 引言
    第二节 实验部分
        4.2.1 实验原料
        4.2.2 表征仪器
        4.2.3 合成方法
    第三节 结果与讨论
        4.3.1 富含金属缺陷的荧光铜簇组装材料的合成与表征
        4.3.2 铜簇组装体缺陷荧光机理探究
        4.3.3 基于铜簇缺陷发光材料的LED发光器件
    第四节 本章小结
    参考文献
作者简介
攻读博士学位期间发表论文
致谢

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 苏拾;张国玉;王凌云;王逸文;王基强;王立辉;;基于LED的太阳模拟器研究现状[J];激光与光电子学进展;年期

2 孟力力;柳军;皮杰;刘建龙;余刚;夏礼如;;不同光质LED光源对彩叶草生长及叶绿素荧光参数的影响[J];江苏农业科学;年期

3 何斌俊;;浅析LED日光灯环保节能经济效益[J];汕头科技;2016年Z1期

4 ;LED联盟考察南山湾工业园[J];汕头科技;2013年02期

5 ;美国发明石墨泡沫散热片延长LED寿命[J];中国粉体工业;2010年05期

6 施国红;;双面大灯泡LED蓝光灯治疗新生儿高胆红素血症的效果分析[J];中国医药指南;2018年19期

7 杨雨芹;;光伏LED智能控制器设计[J];林区教学;2017年04期

8 周平;;基于电子信息技术下的物理实验——探究LED和数码相机在运动学实验中的应用[J];课程教育研究;2017年26期

9 张子鹏;温健新;黄爱政;冯锦乾;;LED灯补光对温室甜椒产量及品质的影响[J];安徽农业科学;2016年29期

10 冯建民;;LED大屏幕组合显示系统应用浅说——以河南电视台1500平米演播室为例[J];教育传媒研究;2016年05期

相关博士学位论文 前10条

1 王海燕;Si衬底上GaN基LED外延材料的两步法生长[D];华南理工大学;2018年

2 艾琳;铜纳米簇的自组装诱导发光机理研究及白光LED应用[D];吉林大学;2018年

3 客洪亮;白光LED阵列结温检测以及寿命预测分析[D];中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;2017年

4 孔丽;白光LED用荧光粉的合成与光谱性能研究[D];吉林大学;2008年

5 黄翀;LED光（640nm）通过HIF-1α调控角质形成细胞移行及其骨架改变[D];第二军医大学;2017年

6 朱革;（近）紫外白光LED用几种氧化物基发光材料的制备及其发光性能研究[D];兰州大学;2015年

7 王玲;LED封装用高性能导电胶的制备及性能研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

8 袁博;硅铝酸盐基白光LED荧光粉的发光性能及其应用研究[D];吉林大学;2016年

9 侯京山;氧化物基白光LED荧光粉的设计与合成[D];东华大学;2014年

10 徐威;核/壳结构量子点的可控合成和发光性质及LED制备研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 王海;有机金属卤化物钙钛矿纳米材料的制备及其性能研究[D];华东师范大学;2018年

2 冯亦干;智能无线LED台灯照度检测仪器的开发和研究[D];浙江工业大学;2017年

3 李海林;LED热特性稳态测试实验教学系统的开发[D];天津工业大学;2018年

4 谢伟杰;稀土离子掺杂单基质白光LED用荧光粉的制备及性能研究[D];南昌航空大学;2018年

5 符民;LED植物光源阵列设计与光环境研究[D];华南理工大学;2018年

6 张宏志;白光LED用硅酸盐发光材料的合成与性能研究[D];中南林业科技大学;2018年

7 余梦琦;大功率白光LED荧光粉微涂覆检测关键问题研究[D];华南理工大学;2018年

8 郑明治;纸张识别技术的研究及其在LED智能调光调色照明系统中的应用[D];广东工业大学;2018年

9 符安杰;暖白光LED用Mn~(4+)掺杂的红色荧光粉的制备与光学性质研究[D];广西大学;2018年

10 舒倩茜;智慧城市建设环境下LED中小型照明企业战略转型研究[D];华中师范大学;2018年

本文编号：2856339