本文關(guān)鍵詞：納米碳點的合成、熒光性質(zhì)及其LED應用研究

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【摘要】：熒光碳點作為一種新型的碳納米發(fā)光材料,以其優(yōu)異的生物相容性、良好的發(fā)光性能、簡單的合成工藝、低廉的成本等優(yōu)點受到廣泛關(guān)注,在生物熒光標定、醫(yī)學傳感器以及發(fā)光器件等方面具有廣闊的應用潛力。熒光碳點內(nèi)部多為石墨晶體結(jié)構(gòu),其電子傳輸躍遷特性與傳統(tǒng)半導體量子點有差別,一般認為其熒光行為與傳統(tǒng)半導體量子點不同,目前對于熒光碳點的發(fā)光機理還未有統(tǒng)一的認識,表面能級發(fā)光理論被認為是最具科學性的理論之一,所以對其內(nèi)部晶體的結(jié)構(gòu)以及表面基團分析對其發(fā)光機理研究具有重要意義。同時,熒光碳點作為新一代綠色納米材料的代表,其合成方法與制備原料的“綠色性”還有許多亟需改進之處。本文在水熱與熱解合成體系下,探究使用綠色環(huán)保的前驅(qū)體合成單分散性好、量子產(chǎn)率高、色域?qū)挼母咝阅軣晒馓键c,同時研究了其結(jié)構(gòu)和熒光機理,我們還利用制備的高性能熒光碳點與稀土發(fā)光材料制成具有高顯色指數(shù)的紫外激發(fā)光致發(fā)光白光LED,主要工作如下：1.采用水熱法,利用檸檬酸為唯一碳源,以氨水為反應修飾劑,合成具有結(jié)晶性優(yōu)良、單分散性好、寬色域、量子產(chǎn)率高的水溶性氨調(diào)制熒光碳點。通過高分辨透射電鏡(HRTEM)研究,碳點單分散性良好,平均直徑為3nm。根據(jù)對二維晶格間距以及夾角的精確測量確定結(jié)構(gòu)為石墨2H晶體結(jié)構(gòu),通過傅里葉紅外光譜(FTIR)以及X射線光電子能譜(XPS)探究了其表面官能團。通過對比實驗發(fā)現(xiàn)含N官能團的加入對碳點的熒光增強起到了關(guān)鍵的作用,根據(jù)能帶理論建立了有關(guān)C-N以及表面缺陷吸收發(fā)射的電子躍遷能級模型,為熒光碳點的發(fā)光機理提供了一個合理的解釋。2.利用高溫熱解的方法,以尿素或檸檬酸＆尿素為原料制備具有良好結(jié)晶性和單分散性的熒光碳點。此方法用料廉價,反應時間短,實驗條件簡單,不需要復雜的制備設備。我們對熱解檸檬酸尿素制備的碳點的晶體結(jié)構(gòu)進行了深入的分析,經(jīng)過PDF卡片比對與原子結(jié)構(gòu)模擬發(fā)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)PDF#89-848775-162189-7213的graphite 2H結(jié)構(gòu)的晶面間距、晶面夾角等數(shù)據(jù)吻合自洽。同時對它們光學性能進行探究,發(fā)現(xiàn)在發(fā)射光譜隨激發(fā)光譜紅移的現(xiàn)象,與單一熱解尿素不同的是在330-370nm紅移不明顯,在380-390nm紅移明顯,我們嘗試了用第一章提出的表面能級躍遷模型解釋了所制備的熒光碳點熒光發(fā)射光譜的紅移現(xiàn)象。3.采用方法1制備的高性能的熒光碳點,使用乙醇作為分散劑與樹脂膠混合,結(jié)合稀土發(fā)光材料(SrSi2O2N2:Eu和Sr2Si5N8:Eu)作為綠色和紅色發(fā)光組分,制成高性能紫外激發(fā)WLED,在100mA的電流驅(qū)動下發(fā)出明亮的暖白光,其CIE色坐標為(0.33,0.37)、色溫5447K、Ra值為95,其中R9=97,拓展了熒光碳點的應用。
【關(guān)鍵詞】：水熱法 熱解法 碳點 WLEDs 發(fā)光機理
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ127.11;TN312.8
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-10
• Abstract10-17
• 第一章 緒論17-28
• 1.1 引言17
• 1.2 熒光碳點的合成方法17-20
• 1.2.1 自上而下的合成方法17-19
• 1.2.2 自下而上的合成方法19-20
• 1.3 碳點的熒光機理20-23
• 1.4 碳點的應用23-26
• 1.4.1 生物成像以及藥物運輸23-24
• 1.4.2 傳感器24-25
• 1.4.3 LED器件25-26
• 1.5 本論文的立題意義26-28
• 第二章 水熱法氨調(diào)制熒光碳點的合成與熒光機理研究28-46
• 2.1 引言28-29
• 2.2 實驗部分29-32
• 2.2.1 實驗藥品與儀器29-30
• 2.2.2 氨調(diào)制熒光碳點的合成30
• 2.2.3 實驗表征手段30-32
• 2.3 結(jié)果與討論32-45
• 2.3.1 熒光碳點的結(jié)構(gòu)與形貌表征32-37
• 2.3.2 熒光碳點的光學性質(zhì)37-38
• 2.3.4 不同合成條件對熒光碳點的光學性質(zhì)影響38-43
• 2.3.5 熒光碳點熒光機制的研究與表面電子能級躍遷模型的建立43-45
• 2.4 本章小結(jié)45-46
• 第三章 熱解法熒光碳點的合成與表征46-58
• 3.1 引言46
• 3.2 實驗部分46-48
• 3.2.1 實驗藥品和儀器46-47
• 3.2.2 高溫熱解尿素制備熒光碳點47-48
• 3.2.3 高溫熱解檸檬酸&尿素制備熒光碳點48
• 3.3 實驗結(jié)果與討論48-56
• 3.3.1 熱解尿素制備熒光碳點的形貌結(jié)構(gòu)及光學特性分析48-53
• 3.3.2 熱解檸檬酸&尿素制備法熒光碳點的形貌結(jié)構(gòu)及光學特性分析53-56
• 3.4 本章小結(jié)56-58
• 第四章 基于熒光碳點的高顯色指數(shù)WLEDs器件制備光學特性的研究58-67
• 4.1 引言58-59
• 4.2 高顯色指數(shù)WLEDs的制備59-62
• 4.2.1 實驗藥品、器材與儀器59
• 4.2.2 LED性能測試手段59-61
• 4.2.3 單色LED與WLED的制備61-62
• 4.3 WLEDs的發(fā)光特性研究62-66
• 4.3.2 單色LED器件發(fā)光特性研究62-64
• 4.3.3 WLEDs發(fā)光特性研究64-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 第五章 總結(jié)67-68
• 參考文獻68-76
• 攻讀碩士學位期間的學術(shù)活動及成果情況76

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 WANG Wei;CHENG Lu;LIU WenGuang;;Biological applications of carbon dots[J];Science China(Chemistry);2014年04期

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本文編號：532980