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随着纳米材料研究的迅速发展,纳米金刚石,富勒烯,石墨烯和碳量子点等碳材料因为其独特的物理化学特性引起了人们的广泛关注。其中新型荧光材料碳量子点在2004年被首次发现,引领了新一轮的碳纳米材料研究浪潮。荧光碳量子点具有无毒、制备简单、成本低廉、性能稳定、不含重金属和荧光量子转化效率高等优点,在生物成像、传感器、光电催化、LED光学器件等领域具有广阔的应用前景。但是目前碳量子点光致发光性能大多比较弱,荧光光谱在可见光区调控比较困难,发光机理仍然不明确,因此碳量子点成为当前的一个研究热点而受到广泛关注和研究。本论文从荧光碳量子点的制备及其光电材料和器件的应用角度出发,探索制备了几种碳量子点,并调控参数优化了碳量子点的性能。研究了碳量子点的液态光学性质,并对碳量子点的固态光学性质进行了深入研究。将荧光碳量子点作为光转换材料应用在LED上制备了白光LED,并对LED的光电性能进行研究。初步探究了碳量子点掺杂二氧化钛的复合材料对光催化的影响,探讨碳量子点对光催化增强机理。本论文的主要研究内容如下:1.黄光碳量子点的制备及二基色白光LED研究:采用一步溶剂热法以无水柠檬酸为碳源、六次甲基四胺为表面修饰剂制备了黄光碳量子点。通过调控反应条件（比例、温度、时间）制备了荧光性能较高的碳量子点。将碳量子点涂覆在蓝光LED灯珠上制备了二基色白光LED,光效达到6.01 lm/W,显色指数Ra达到68.5。2.绿光硅烷碳量子点的制备及三基色白光LED研究:提出了一种简单高效的一步溶剂热法制备高质量的硅烷碳量子点方法,并应用在LED上制备了绿光LED。以无水柠檬酸为碳源,硅烷偶联剂N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷（KH792）为表面修饰剂,乙醇为溶剂,合成了功能化硅烷碳量子点。通过对反应条件（比例、温度、时间）的调控,可以制备出较荧光性能较高的硅烷碳量子点。将制得的硅烷碳量子点涂覆在蓝光LED（450 nm激发）灯珠上固化,制得绿光LED,其光效达到70 lm/W以上。利用硅烷碳量子点具有较高的光学性质,将绿光硅烷碳量子点与红色荧光材料（红光碳量子点、碲化镉量子点）混合,通过调节绿光、红光材料的混合比例,制备出高显色指数的白光LED。得到的白光LED光效达到50 lm/W以上,显色指数Ra达到80以上,能够达到商用白光LED的要求,实验结果表明碳量子点在白光LED应用领域具有潜在的研究前景。3.碳量子点改性TiO2的制备及光催化性能研究:以二乙烯三胺为表面修饰剂、无水柠檬酸为碳源采用一步水热法制备了水溶性碳量子点。利用其表面丰富的官能基团,开展了碳量子点与半导体材料二氧化钛复合的光催化性能研究。基于碳量子点自身具有广泛的光吸收性质,将碳量子点作为敏化剂应用到二氧化钛纳米管光催化上,提高了二氧化钛纳米管20%的光催化效率,增强了其光催化性能。