本文主要研究内容
作者谢艳亭（2019）在《高荧光量子产率碳量子点的高产调控》一文中研究指出：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%)的蓝光CQDs(b-CQDs)。通过对反应温度、反应时间和累计透析时间优化,得到最佳反应参数为:反应温度为200~oC,反应时间为6 h,累计透析时间为3 h。所合成的b-CQDs呈类球形,平均粒径尺寸为2.57 nm。柠檬酸含氧官能团丰富,KH-792作为氮掺杂剂,增加了CQDs表面的电子云密度,共同促进了CQDs的高QY;KH-792具有大的空间立体结构,有利于提高CQDs的结构稳定性,进一步保证了CQDs的高PY;将b-CQDs作为荧光粉用于制作白光LED,其显色指数(CRI)为84,色坐标为(0.29,0.32),相关色温(CCT)为8285 K,属于冷白光,适用于办公室和户外照明。(2)课题组前期研究结果表明b-CQDs的荧光主要来源于表面态发光,为了探究原料结构对CQDs的QY和PY的影响,分别通过采用结构组成不同的原料来合成CQDs,并对其结构和性能进行表征,探索了影响CQDs的QY和PY的因素,结果表明:在本研究范围内含氧官能团(C=O)和含氮官能团(吡咯N)的含量越多,合成CQDs的QY值越高;原料结构中碳原子含量越高,合成CQDs的PY值越高。(3)针对长波长CQDs的低QY和低PY问题,选用碳原子含量高的2,7-二羟基萘作为碳源,乙二胺作为氮掺杂剂,一步溶剂热法制得绿光CQDs(g-CQDs),其QY和PY分别高达62.98%和70.90%。合成的g-CQDs呈类球形,平均粒径尺寸为3.31 nm。通过对乙二胺的添加量、反应温度和反应时间优化,最佳反应参数为:乙二胺的添加量为4 mL(当2,7-二羟基萘为0.4 g时),反应温度为180~oC,反应时间为12 h。研究表明:乙二胺作为氮掺杂剂,增加了g-CQDs表面的电子云密度,促成了g-CQDs的高QY;2,7-二羟基萘具有大量的碳原子,有利于g-CQDs的结构稳定性,进一步保证了g-CQDs的高PY。将g-CQDs作为荧光粉用于制作白光LED,其CRI、色坐标、CCT分别为87、(0.45,0.37)、2520 K,属于暖白光,适用于室内照明。通过以上研究发现,采用杂原子掺杂和具有空间立体效应或者碳原子含量高的物质作为反应原料两个手段分别制得了具有高PY和高QY的蓝、绿光CQDs,并将其作为荧光粉制得的白光LED分别适用于户外和室内照明。此外,本论文采用的反应原料成本低,反应方法简单,为CQDs的大批量制备和商业化应用提供了一定的数据基础和理论分析。
Abstract
bai guang fa guang er ji guan (Light-emitting diode,LED)you yu ji shou ming chang ,ti ji xiao 、fa guang xiao lv gao he zhuo yue de jie neng xing er cheng wei xia yi dai zhao ming she bei de shou shua 。he yong yu bai guang LEDchuan tong de ying guang cai liao (ru xi tu lei ying guang fen 、ban dao ti liang zi dian )xiang bi ,tan liang zi dian (Carbon quantum dots,CQDs)ju you liang hao de shui rong xing 、you yi de guang xue xing zhi 、du te de kang guang piao bai xing 、huan jing you hao he jia ge di lian deng you shi ,you wang cheng wei yong yu bai guang LEDde di cheng ben he di du de ying guang cai liao 。dan shi ,CQDszai bai guang LEDling yu de shang ye hua ying yong fang mian reng ran cun zai liang ge ji ben wen ti :di yi ,CQDsde ying guang liang zi chan lv (Quantum yield,QY)jiao di ,bu neng man zu bai guang LEDde liang du he xiao lv yao qiu ;di er ,CQDsde chan lv (Product yield,PY)jiao di ,xian zhi le ji da gui mo sheng chan 。yin ci ,ben lun wen cai yong za yuan zi can za he ju you kong jian li ti xiao ying huo zhe tan yuan zi han liang feng fu de wu zhi zuo wei fan ying yuan liao liang ge shou duan ,lai zhi bei tong shi ju you gao QYhe gao PYde CQDs。ju ti de yan jiu nei rong ji jie guo ru xia :(1)zhen dui CQDsde di QYhe di PYwen ti ,shua yong han yang guan neng tuan feng fu de ning meng suan wei tan yuan ,ju you kong jian li ti xiao ying de gui wan ou lian ji KH-792wei dan can za ji ,yi bu shui re fa zhi de ju you gao QY(97.32%)he gao PY(52.56%)de lan guang CQDs(b-CQDs)。tong guo dui fan ying wen du 、fan ying shi jian he lei ji tou xi shi jian you hua ,de dao zui jia fan ying can shu wei :fan ying wen du wei 200~oC,fan ying shi jian wei 6 h,lei ji tou xi shi jian wei 3 h。suo ge cheng de b-CQDscheng lei qiu xing ,ping jun li jing che cun wei 2.57 nm。ning meng suan han yang guan neng tuan feng fu ,KH-792zuo wei dan can za ji ,zeng jia le CQDsbiao mian de dian zi yun mi du ,gong tong cu jin le CQDsde gao QY;KH-792ju you da de kong jian li ti jie gou ,you li yu di gao CQDsde jie gou wen ding xing ,jin yi bu bao zheng le CQDsde gao PY;jiang b-CQDszuo wei ying guang fen yong yu zhi zuo bai guang LED,ji xian se zhi shu (CRI)wei 84,se zuo biao wei (0.29,0.32),xiang guan se wen (CCT)wei 8285 K,shu yu leng bai guang ,kuo yong yu ban gong shi he hu wai zhao ming 。(2)ke ti zu qian ji yan jiu jie guo biao ming b-CQDsde ying guang zhu yao lai yuan yu biao mian tai fa guang ,wei le tan jiu yuan liao jie gou dui CQDsde QYhe PYde ying xiang ,fen bie tong guo cai yong jie gou zu cheng bu tong de yuan liao lai ge cheng CQDs,bing dui ji jie gou he xing neng jin hang biao zheng ,tan suo le ying xiang CQDsde QYhe PYde yin su ,jie guo biao ming :zai ben yan jiu fan wei nei han yang guan neng tuan (C=O)he han dan guan neng tuan (bi ge N)de han liang yue duo ,ge cheng CQDsde QYzhi yue gao ;yuan liao jie gou zhong tan yuan zi han liang yue gao ,ge cheng CQDsde PYzhi yue gao 。(3)zhen dui chang bo chang CQDsde di QYhe di PYwen ti ,shua yong tan yuan zi han liang gao de 2,7-er qiang ji nai zuo wei tan yuan ,yi er an zuo wei dan can za ji ,yi bu rong ji re fa zhi de lu guang CQDs(g-CQDs),ji QYhe PYfen bie gao da 62.98%he 70.90%。ge cheng de g-CQDscheng lei qiu xing ,ping jun li jing che cun wei 3.31 nm。tong guo dui yi er an de tian jia liang 、fan ying wen du he fan ying shi jian you hua ,zui jia fan ying can shu wei :yi er an de tian jia liang wei 4 mL(dang 2,7-er qiang ji nai wei 0.4 gshi ),fan ying wen du wei 180~oC,fan ying shi jian wei 12 h。yan jiu biao ming :yi er an zuo wei dan can za ji ,zeng jia le g-CQDsbiao mian de dian zi yun mi du ,cu cheng le g-CQDsde gao QY;2,7-er qiang ji nai ju you da liang de tan yuan zi ,you li yu g-CQDsde jie gou wen ding xing ,jin yi bu bao zheng le g-CQDsde gao PY。jiang g-CQDszuo wei ying guang fen yong yu zhi zuo bai guang LED,ji CRI、se zuo biao 、CCTfen bie wei 87、(0.45,0.37)、2520 K,shu yu nuan bai guang ,kuo yong yu shi nei zhao ming 。tong guo yi shang yan jiu fa xian ,cai yong za yuan zi can za he ju you kong jian li ti xiao ying huo zhe tan yuan zi han liang gao de wu zhi zuo wei fan ying yuan liao liang ge shou duan fen bie zhi de le ju you gao PYhe gao QYde lan 、lu guang CQDs,bing jiang ji zuo wei ying guang fen zhi de de bai guang LEDfen bie kuo yong yu hu wai he shi nei zhao ming 。ci wai ,ben lun wen cai yong de fan ying yuan liao cheng ben di ,fan ying fang fa jian chan ,wei CQDsde da pi liang zhi bei he shang ye hua ying yong di gong le yi ding de shu ju ji chu he li lun fen xi 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自太原理工大学的谢艳亭，发表于刊物太原理工大学2019-07-26论文，是一篇关于高荧光量子产率论文,高产率论文,碳量子点论文,白光论文,太原理工大学2019-07-26论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自太原理工大学2019-07-26论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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