經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,介孔二氧化硅已經(jīng)成為了最為廣泛使用的材料之一。具有各種各樣形貌、孔道結(jié)構(gòu)和顆粒大小的介孔二氧化硅材料層出不窮,其中的樹枝狀介孔二氧化硅納米顆粒（DMSNs）因其可以簡便地進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn),并且具有特殊的三維發(fā)散狀孔道、較高的比表面積和表面易于后接枝改性的特點(diǎn)而受到越來越多的關(guān)注,這些優(yōu)點(diǎn)也使它們成為常用的載體材料。由于具有突出的物理化學(xué)性質(zhì),碳點(diǎn)和全無機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)自發(fā)現(xiàn)以來就是備受矚目的兩類量子點(diǎn)材料。碳點(diǎn)的原料來源廣、合成方法簡單、熒光性質(zhì)穩(wěn)定,在物理、生物和化學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域都有著大量的研究及應(yīng)用。但對其發(fā)光的本質(zhì)還沒有清晰的理解;而且由于聚集誘導(dǎo)淬滅效應(yīng),關(guān)于固態(tài)碳點(diǎn)的研究還很少有報(bào)道,這使得碳點(diǎn)的應(yīng)用范圍十分局限。而全無機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)在光學(xué)性能方面具有較大的優(yōu)勢,如發(fā)射波長可調(diào)諧、量子產(chǎn)率高、色域?qū)挼?近年來在光電轉(zhuǎn)換設(shè)備（特別是太陽能電池）上的應(yīng)用取得了飛速發(fā)展。但是,穩(wěn)定性不佳成為其前進(jìn)道路上的絆腳石,迫切需要我們采取簡便有效的策略去提高它的穩(wěn)定性。基于此,本論文首次使用DMSNs作為載體,一方面利用其獨(dú)特的多級孔道結(jié)構(gòu)為量子點(diǎn)的生長提供物理限域空間;另一方面... 

【文章來源】：華東師范大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

碳點(diǎn)的種類[12]

華東師范大學(xué)碩士論文第一章6溶性的碳點(diǎn)，通過改變油胺的加入量，可以調(diào)變其顆粒尺寸。這種碳點(diǎn)是由石墨碳及周圍的無定形碳構(gòu)成的，石墨碳是發(fā)光中心，有確定的能級結(jié)構(gòu)，最外邊的油胺作為助色團(tuán)將自己的孤對電子給了石墨碳的反鍵軌道（或LUMOs），從而起到了減小能隙的作用。1.2.3碳量子點(diǎn)的發(fā)光機(jī)理由于碳量子點(diǎn)的合成原料豐富、制備方法多樣，所得到的材料的結(jié)構(gòu)也各有差異，故研究者們也提出了多種理論去解釋其發(fā)光機(jī)理。目前主要的觀點(diǎn)有以下幾種。石墨碳核作為發(fā)光中心。適用于這種發(fā)光機(jī)理的碳點(diǎn)具有明確的石墨結(jié)構(gòu)并且具有量子點(diǎn)材料特有的性質(zhì)——量子尺寸效應(yīng)。Li[35]等以石墨棒作為陰極和陽極，使用電化學(xué)氧化法，再用硅膠柱色譜法分離得到了不同顆粒尺寸的碳點(diǎn)（圖1.2）。這些碳點(diǎn)具有典型的石墨的晶格條紋，而且隨著粒徑的增加，發(fā)光波長逐漸紅移。結(jié)合理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)，碳點(diǎn)的HOMO-LUMO帶隙寬度強(qiáng)烈依賴于石墨碎片的大小，也就是說隨著石墨碎片尺寸的增加，帶隙寬度逐漸增加，故作者認(rèn)為該碳點(diǎn)的強(qiáng)熒光發(fā)射來自于量子尺寸的石墨結(jié)構(gòu)。圖1.2碳點(diǎn)的量子尺寸效應(yīng)。（a）直徑小于4nm的碳點(diǎn)的TEM圖像；（b）激發(fā)波長為360nm時(shí)碳點(diǎn)的熒光顯微圖像（標(biāo)尺:50mm）；（c-h）不同粒徑碳點(diǎn)的HRTEM圖像（標(biāo)尺:2nm）[35]

華東師范大學(xué)碩士論文第一章7Fig1.2Thequantum-sizeeffectofcarbondots.(a)TEMimageofCDswithdiametersunder4nm;(b)fluorescentmicroscopyimagesofCDswithanexcitationwavelengthof360nm(scalebar:50mm);(c–h)HRTEMimagesoftypicalCDswithdifferentdiameters(scalebar:2nm)[35].表面官能團(tuán)決定碳點(diǎn)的發(fā)光性質(zhì)。在碳點(diǎn)的合成過程中，采用鈍化、氧化、摻雜等手段會(huì)引起碳點(diǎn)表面基團(tuán)數(shù)量或種類的變化，從而可以調(diào)控碳點(diǎn)的發(fā)光行為。這些表面官能團(tuán)和與之相連的碳骨架中的邊緣碳原子共同組成了發(fā)光中心。2014年，Wang[36]等采用了電化學(xué)剝離、小分子碳化和切割氧化石墨烯等方法制備了三種發(fā)射綠色熒光的碳點(diǎn)（圖1.3）。作者利用超快光譜表征了這三種碳點(diǎn)的熒光發(fā)射行為，發(fā)現(xiàn)它們的瞬態(tài)光譜是重疊的，并且可以用一個(gè)模型解釋其瞬態(tài)特征，但它們的穩(wěn)態(tài)光譜是有所區(qū)別的。進(jìn)一步分析的結(jié)果說明這三種碳點(diǎn)具有相同的激發(fā)態(tài)行為，而唯一的不同點(diǎn)是在整個(gè)光生載流子弛豫過程中輻射復(fù)合所占的比例，所以作者提出了這樣的機(jī)制：光生載流子首先儲(chǔ)存在碳骨架中，然后快速流向任何可能的發(fā)射態(tài)（包含碳原子和官能團(tuán)的特殊結(jié)構(gòu)）和陷阱（無意義的結(jié)構(gòu)），其中石墨化的晶體起著臨時(shí)儲(chǔ)備載流子的作用。表面含C=O的官能團(tuán)（羰基和羧基）形成局部類分子態(tài)，也就是所謂的邊緣態(tài)，再結(jié)合碳骨架中的邊緣碳原子構(gòu)成了發(fā)光中心。還有的研究認(rèn)為碳點(diǎn)的發(fā)光中心是由共軛碳原子和與之鍵合的氧原子組成的。理論計(jì)算表明，HOMO與LUMO之間的能量差與表面氧化程度密切相關(guān)，氧化程度越高或者說含氧官能團(tuán)越多，就會(huì)再引入新的能級，從而使能量差變小，發(fā)光紅移[37]。圖1.3碳點(diǎn)的發(fā)光受表面官能團(tuán)的影響[36]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]全無機(jī)鈣鈦礦量子點(diǎn)的研究進(jìn)展[J]. 王恩勝,余麗萍,廉世勛,周文理.  材料導(dǎo)報(bào). 2019(05)



本文編號(hào)：3332424