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荧光碳量子点是一种新型的碳基荧光材料,由于其具有优良的水溶性,化学惰性,生物相容性,不易光漂白,易于表面功能化等诸多优点而受到越来越多人的关注,在生物成像、传感检测、光催化、光电器件等方面都展示了潜在的应用价值。尽管已经有很多关于碳点的报道,但是大多数碳点的制备,功能化,分离提纯都需要复杂的处理步骤,产率较低且不容易大量制备;而且主要集中在蓝绿光等短波长区域,而长波发光,如黄光、红光区碳点的量子效率低,发光机制尚不清楚,缺乏有效的光谱调控手段。并且由于过度的共振能量转移或碳点分子间的直接碰撞,碳点总是在固体状态下发生严重的自猝灭。这严重的限制了碳点作为发光材料在LED照明、固态光电器件、指纹显影及传感器领域的应用。基于以上几点,本论文主要以荧光碳点的水热/溶剂热合成,杂原子掺杂、调控分子态发光以及表面基团控制等多条途径调节碳点的发光行为,并深入研究了其作用机制及在固态光电器件、指纹显影及传感器领域的应用。论文的主要研究内容如下:(1)使用酒石酸,精氨酸,硼酸为原料提出了一种简单的克级制备N,B-CDs的方法。使用一锅法制备得到了水溶性良好,尺寸分布均匀,具有明亮蓝光发射的碳点。进一步的研究表明,通过静态猝灭,可以用来快速方便的检测Fe3+离子,在0~80μM范围内呈现良好的线性关系,检测限为0.74μM。同时,制备的N,B-CDs表面含有硼酸基团并且带有正电荷,可以通过静电相互作用结合E.coli,硼酸基团可以与E.coli表面的肽聚糖层中的糖单元通过共价作用形成稳定的硼酸酯结构。基于此,建立了一种检测E.coli荧光传感器,在最佳实验条件下,检测范围为102-107 cfu mL-1,检出限低至165 cfu mL-1。我们将这个方法用于自来水和橙汁样品中E.coli的检测,获得了满意的效果。(2)提出了一种新的合成抗自猝灭固态荧光碳点的方法。缺电子的B原子可以抑制碳点间电子给体与受体相互作用引起的电荷转移;并且引入容易形成几何构型氢键的胍基与硼羟基等基团,产生由氢键构成的结构网络,使得碳点呈现出在液体介质中相似分散状态,从而抑制了碳点的固态荧光猝灭。在此基础上,仅通过控制反应温度,得到了一系列固态发光的碳点,实现了固态荧光的调控。利用碳点固态荧光特性,将封装树脂与碳点混匀作为基质制备成多色发光的LED器件。通过调节不同碳点的比例,分别得到了二基色和三基色的白光LED,并对其色温和显色指数进行调节,得到了高显色指数的暖红光WLED,色坐标为(0.344,0.357),相关色温为5040 K,拓展了碳点在固态照明领域的应用。(3)结合制备抗自猝灭碳点的设计机理,制备得到低成本,高产率的长波长发射的一系列固态荧光碳点。探究了一种在长波长区域对碳点进行的光谱调节的方法,通过硼酸掺杂调控碳点的表面电子转移及表面态,实现了对碳点荧光发射从黄光到深红光的精确调节。制备得到的碳点具有优秀的固态荧光性能,小尺寸和良好的单分散性,非常适合潜指纹的细节观察,因此我们成功将制备得到的固态碳点通过粉末刷显法用于指纹检测,拓展了碳点在刑侦领域的应用。(4)通过将客体的荧光CDs引入到Mg(OH)2纳米片中形成CDs/Mg(OH)2复合物。二维结构的Mg(OH)2纳米片提供的限域微环境,可以使合成的碳点均匀的分散在层间,防止其聚集引发的猝灭。同时,无机盐复合可以使得碳点具有较好的热稳定性,T0.5大于150℃,完全满足LED工作温度的需求(120℃),为LED转光材料提供了一种良好的选择。同时,制备得到了两种稀土离子Ba2Zn7F18:Eu2+和Ba2YAlO5:Eu3+掺杂的荧光粉,对它的荧光性能以及热稳定性展开研究。探究了三种制备得到的蓝、绿、红三基色荧光粉转光材料在LED等光电器中的应用,解决了LED的热稳定性问题。