高荧光量子产率碳量子点的高产调控

发布时间：2021-08-14 03:04

　　白光发光二极管（Light-emitting diode,LED）由于其寿命长,体积小、发光效率高和卓越的节能性而成为下一代照明设备的首选。和用于白光LED传统的荧光材料（如稀土类荧光粉、半导体量子点）相比,碳量子点（Carbon quantum dots,CQDs）具有良好的水溶性、优异的光学性质、独特的抗光漂白性、环境友好和价格低廉等优势,有望成为用于白光LED的低成本和低毒的荧光材料。但是,CQDs在白光LED领域的商业化应用方面仍然存在两个基本问题:第一,CQDs的荧光量子产率（Quantum yield,QY）较低,不能满足白光LED的亮度和效率要求;第二,CQDs的产率（Product yield,PY）较低,限制了其大规模生产。因此,本论文采用杂原子掺杂和具有空间立体效应或者碳原子含量丰富的物质作为反应原料两个手段,来制备同时具有高QY和高PY的CQDs。具体的研究内容及结果如下:（1）针对CQDs的低QY和低PY问题,选用含氧官能团丰富的柠檬酸为碳源,具有空间立体效应的硅烷偶联剂KH-792为氮掺杂剂,一步水热法制得具有高QY（97.32%）和高PY（52.56%）的蓝... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

CQDs的(a)TEM图像,(b)HRTEM图像和(c)XRD图

太原理工大学硕士研究生学位论文电弧放电法是最早发现 CQDs 的方法。2004 年，Xu 等人[1]将在分离纯化单壁碳纳米管（SWCNTs）悬浮液时首次发现发光的碳纳米材料。将所得的荧光碳纳米材料通过进一步电泳（图 1-3）发现：在 366nm 紫外灯下小 CQDs 发射蓝绿光，大 CQDs 发射黄光，最大的 CQDs 为橘红光。其中发射黄光 CQDs 的粒径在1nm 左右，但 QY 仅为 1.6%。此后，许多研究者采用电弧放电法合成 CQDs[1,6]，但是电弧放电法制的 CQDs 的 QY 和产率均较低，而且操作过程复杂导致成本较高。

此时得到的CQDs 具有明亮的荧光，在 400nm 的激发波长下，其 QY 可达 4%–10%左右（图1-4）。2009 年，Hu 等人[8]同样使用激光消融法一步合成了 CQDs（图 1-5）。此CQDs 的 QY 约为 12.2%。尽管和 Sun 等人[7]相比，Hu 等人制备的 CQDs 的 QY有所提高。但是激光刻蚀法的缺点很明显：合成时使用的仪器大都为进口精密设备，成本比较高，QY 普遍偏低。3）电化学氧化法Zhao 等人[9]采用电化学氧化法分别获得了蓝光 CQDs 和黄光 CQDs，其中，蓝光 CQDs 的 QY 仅为 1.2%。Zhou 等人[10]在选择好工作电极、辅助电极、对电极和电解液后，设定工作电压和扫描速度等基本参数，施加循环电势，循环多次


本文编号：3341641