【摘要】：碳點(diǎn)(CDs)具有制備過程簡單、易功能化、毒性低、光穩(wěn)定性高等突出優(yōu)點(diǎn),在光電器件、傳感、生物醫(yī)學(xué)、催化等方面得到廣泛的應(yīng)用。碳點(diǎn)也具有獨(dú)特的光物理特性,特別是通過簡單的表面功能化可達(dá)到較寬范圍波長發(fā)射的碳點(diǎn)。為了獲得較長波長發(fā)射的熒光碳點(diǎn)進(jìn)一步拓展其在光電器件以及生物成像領(lǐng)域中的應(yīng)用。本文在選擇新型碳源的基礎(chǔ)上,采用水熱法,通過添加功能劑合成新型橙紅色熒光碳點(diǎn),結(jié)合透射電子顯微鏡(TEM)、光電子能譜儀(XPS)、傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)與熒光光譜儀等對其微觀結(jié)構(gòu)與光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究分析,并探究了碳點(diǎn)在LED上應(yīng)用。(1)以L-酪氨酸作為新型有機(jī)碳源,采用簡單的一步水熱法制備了L-酪氨酸碳點(diǎn)(L-CDs),并對其形貌、結(jié)構(gòu)以及光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了表征,研究表明:L-CDs呈現(xiàn)類球形,平均粒徑約為5.14 nm,具有明顯的晶格條紋,晶面間距為0.21 nm。該碳點(diǎn)的最佳激發(fā)波長和發(fā)射波長分別位于345 nm與439 nm處,呈明亮的藍(lán)色熒光,且表現(xiàn)出激發(fā)波長依賴的特性,量子產(chǎn)率可達(dá)8.6%。(2)以L-酪氨酸為有機(jī)碳源,以鄰苯二胺作功能劑,通過優(yōu)化反應(yīng)溫度與反應(yīng)物配比,采用水熱法獲得一種發(fā)射波長較長的熒光碳點(diǎn)(M-CDs)。同時將鄰苯二胺碳點(diǎn)(O-CDs)作對照組,對這兩種碳點(diǎn)形貌、結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能進(jìn)行了考察。分析結(jié)果表明:M-CDs和O-CDs均為類球形顆粒狀,具有明顯的晶格條紋,晶面間距均為0.21 nm,均表現(xiàn)出激發(fā)波長獨(dú)立性。M-CDs的平均粒徑約為4.43 nm,最佳激發(fā)和發(fā)射波長分別位于405 nm與590 nm處,呈現(xiàn)橙紅色熒光,光穩(wěn)定性強(qiáng),量子產(chǎn)率高達(dá)20.9%,O-CDs粒徑約為7.90 nm,最佳激發(fā)波長和發(fā)射波長分別位于430 nm與540 nm處,呈現(xiàn)綠色熒光,量子產(chǎn)率12.6%。(3)基于上述實(shí)驗(yàn),將所制備的L-CDs、O-CDs與M-CDs按不同比例均勻分散于聚乙烯醇(PVA)基體中,形成藍(lán)、綠、橙紅以及白色的熒光薄膜,并將其應(yīng)用于LED上,制備藍(lán)光、綠光、橙紅光以及白光LED器件,并通過光譜輻射計(jì)測試器件性能,測試結(jié)果表明成功制備暖色白光LED器件,其色坐標(biāo)為(0.30,0.33),相關(guān)色溫為6293 K。
【圖文】：

新型橙紅色熒光碳點(diǎn)的制備及其在 LED 中的應(yīng)用拉曼光譜圖可以看出，1575 cm-1處的G帶是由sp2碳的面內(nèi)振動引起的，1365 cm-1處的 D 帶證實(shí) sp3碳的存在。CDs 上的表面官能團(tuán)可以通過 FT-IR 譜圖來獲取。在 1350～1460 cm-1，1600～1770 cm-1，，3100～3500 cm-1處的寬吸收帶分別由-CH2-彎曲振動，C=O 伸縮振動以及 O-H 的伸縮振動、N-H 的伸縮振動引起的。

第一章 緒 論光譜圖，對于純石墨，有三個明顯的峰出現(xiàn)在 1345 cm-1、1570 cm-1與 2696 cm-1處，分別代表 D、G 以及 2D 峰，而對于碳點(diǎn)只有 D、G 峰，2D 峰未出現(xiàn)。用ID/IG表示 D 峰與 G 峰的強(qiáng)度比，該值是對無序度的衡量，也表示 sp3/sp2碳的比例，石墨的 ID/IG是 0.365，經(jīng)過電化學(xué)氧化處理后制得碳點(diǎn)的無序度為 1.234。石墨氧化首先導(dǎo)致碳點(diǎn)結(jié)構(gòu)缺陷，如 sp2碳上的含氧基團(tuán)：C-O、C=O 與 O-C=O，然后產(chǎn)生空晶位繼而形成 sp3碳。通過電化學(xué)氧化[9]和蠟燭灰氧化合成的碳點(diǎn)[3]的拉曼光譜均出現(xiàn) D、G 峰，這些特征峰的強(qiáng)度比與碳的結(jié)構(gòu)性質(zhì)有關(guān)。對于電化學(xué)氧化法處理的壁碳納米管制得的碳點(diǎn)[6]，當(dāng) ID/IG為 2 代表其具有納米晶體石墨。圖 1.3 (b)表示石墨和碳點(diǎn) X 射線能譜 XPS)的高分辨率 C1s 譜圖，大約在 288eV 處的峰值強(qiáng)度有明顯增加，意味著碳點(diǎn)含氧基團(tuán)（C=O、C-O）在增加，與拉曼結(jié)果相吻合。
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN312.8;TQ127.11;TB383.1

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本文編號：2611302