固态发光碳点的制备及应用研究

CIOMP OpenIR

	固态发光碳点的制备及应用研究
	刘洪珍
学位类型	博士
导师	赵东旭
	2018
学位授予单位	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位授予地点	中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)
学位名称	博士
关键词	碳点固态荧光磷光激光
摘要	人类文明演化的进程中,一直伴随着对碳材料的新的开发和应用。新型碳材料主要以富勒烯、碳纳米管、石墨烯的形式存在,被用在通讯、太空探索、生物、医药等领域。碳材料多元化的性能,一直是科研工作者的研究热点。作为碳材料家族中的新生势力,碳纳米点,一类尺寸小于10 nm的新型碳纳米材料,于2004年一经发现,便引发了世界各地科研工作者的极大关注。碳点在合成上具有碳源丰富、价格低廉、制备过程简单、合成方法多样等特点。在性质上具有良好的水溶性、低毒性、很好的生物相容性、发光光谱范围广且可调谐等特性。基于碳点的应用涉及到诸多领域,例如离子检测、细胞标示、药物运载、发光二极管、太阳能电池等。从碳点被发现的伊始到现在,关于碳点的研究已经取得了一定的进展,但仍存在一些问题亟待解决,比如:碳点发光机理的不明朗、碳点在固态发光上的研究与应用等。本论文针对现阶段碳点研究中存在的一些问题,基于碳点的发光机理、固态发光与激射现象开展以下工作:1.采用水热法制备蓝色发光的碳点。浓度较高时,发光行为表现为激发波长依赖,随着碳点浓度的降低,最大发光峰从480 nm移动到443 nm。碳点在浓度较低时其发光峰表现为不常见的激发波长不依赖特性。我们认为两种不同的发光机制分别引起了以上发光行为:浓度较高时,多个碳点形成纳米簇,纳米簇的高极性引发了激发波长依赖并且使发光峰位于长波长;浓度较低时,碳点的本征发光起主要作用,因此碳点的激发波长依赖特性消失,并且此时的发光峰位于短波长。2.通过微波法制备碳点,在紫外灯照射下,该碳点水溶液可以发出绿色荧光。将碳点通过“液体-液体协助扩散”法嵌入到氯化钠晶体中,得到碳点氯化钠复合晶体。用紫外灯照射时,复合晶体仍旧发出绿色荧光,实现了基于碳点的固态荧光。3.通过微波法制备出具有绿色荧光的碳点,与氯化钠晶体复合制备成复合晶体,用波长为365 nm的紫外灯激发,稍后撤去光源,肉眼可见绿色余晖,得到基于碳点的室温磷光,通过测试,磷光寿命为314 ms,碳点表面的C=O基团引起了该磷光发光,氯化钠晶体起固化和隔绝氧气的作用,进一步促进了磷光发光。4.在碳点和氯化钠复合晶体中观察到光学增益和激射现象。当泵浦能量较低时,可以观察到弱的自发辐射放大,随着泵浦能量的提高,可以看到激射现象的出现。激发阈值为0.08 mW,相应的品质(Q)因子为447,氯化钠微晶作为耳语回廊谐振腔用来形成激光。这为激光材料的实现提供了新的途径。5.采用高温热解法制备出具有蓝色发光的碳点,将碳点与滤纸复合制备成基于碳点的试纸,该试纸具有磷光发光。由于试纸磷光强度对温度和卤素离子敏感,可以用该试纸测试不同的温度和鉴别三种不同的卤素离子(Cl~-,Br~-,I~-)。
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/61594
专题	中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	刘洪珍. 固态发光碳点的制备及应用研究[D]. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所). 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所),2018.

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固态发光碳点的制备及应用研究.caj（7073KB）	学位论文		开放获取	CC BY-NC-SA	请求全文