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纳米材料由于其独特的体积效应、表面效应、量子尺寸效应、量子隧道效应和介电限域效应,导致了纳米材料在光学性质、化学反应性、磁性和超导等许多物理和化学方面都显示出特殊的性能。因此,纳米材料在医疗器材、电子设备、涂料等行业得到了广泛的应用。作为一种重要的荧光纳米材料,荧光纳米材料仪器显著的性能引起了人们广泛的研究兴趣。其中,近年来发现的碳量子点具有连续的发射光谱和稳定的光学性能,在水中和溶剂中有优良的分散性。与传统的荧光染料和半导体量子点相比,碳量子点中不含任何重金属离子,低毒性使其成为最有潜力的生物荧光标记材料。然而,目前大多数碳量子点颜色单一,量子产率偏低,一定程度上限制了碳量子点的潜在应用。 为解决上述问题,本文以制备高性能碳量子点荧光材料及其杂化材料为导向,从制备不同荧光性能功能化碳量子点入手,以水热法为手段,借助现代分析手段掌握碳量子点形成过程中习性演变规律;从碳量子点表面官能团改性出发,探索出优异荧光碳量子点以及白光碳量子点荧光杂化材料的方法。本文以开发高性能碳量子点为中心,以面向应用为向导。具体开展了以下工作: (1)采用天然无毒且成本低廉的聚乙烯醇(PVA)为原料,利用水热法制备光学性能优异的碳量子点;通过合理优化工艺条件调控碳量子点的生长过程,制备得到在水相分散性优良的碳量子点。并研究了碳量子点在不同条件下(如激发波长、不同矿化剂、处理时间等)的荧光性能;考察了碳量子点在不同浓度下的荧光行为,通过调节碳量子点溶液的浓度得到不同荧光;通过反应过程中加入不同的矿化剂调节碳量子点的荧光和提高量子产率。分析的碳量子点的内部结构和表面官能团队荧光性能的影响。并且通过静电纺丝的方法成功合成了基于碳量子点的荧光纤维。最后,将碳量子点作为敏化材料,采用电化学沉积的方法,将碳量子点成功的沉积到二氧化钛电极上,成功制备了量子点敏化太阳能电池。 (2)以柠檬酸和γ-有机物A为原料,通过水热法合成了高性能荧光碳量子点,量子产率达到了(20%);通过合理优化工艺参数,制备结构与性能可控的碳量子点,并考察了其光致发光性能与工艺条件(如激发波长、柠檬酸和γ-有机物A之间不同的比例)的内在联系,同时制备了传统的硫化镉(CdS)半导体量子点,其表面为γ-巯基丙基三甲氧基硅烷修饰后在紫外激发下发出明亮的黄色荧光。利用γ-有机物A和γ-巯基丙基三甲氧基硅烷在碱性条件下能够共水解缩聚,成功制备了CdS和碳量子点的杂化材料。杂化材料在紫外激发下发出明亮的白光,因此将其作为LED器件中的发光材料,成功的制备了白光LED灯珠。