【摘 要】
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碳点是二十一世纪新发现的一种碳基纳米荧光材料,具有碳基材料良好的生物相容性和较高的化学稳定性,在多个应用领域都展现出巨大的应用潜力。随着发光器件在人类生产生活中普遍应用,碳点这种绿色无毒的荧光材料可以在其中扮演重要角色,替代原有难以获取的或对人体和环境有害的荧光材料。但当前这类材料仍然存在量子产率普遍较低,容易产生聚诱导荧光淬灭以及油溶性较差的问题,不利于其在发光器件中的进一步应用。为此,我们从解
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碳点是二十一世纪新发现的一种碳基纳米荧光材料,具有碳基材料良好的生物相容性和较高的化学稳定性,在多个应用领域都展现出巨大的应用潜力。随着发光器件在人类生产生活中普遍应用,碳点这种绿色无毒的荧光材料可以在其中扮演重要角色,替代原有难以获取的或对人体和环境有害的荧光材料。但当前这类材料仍然存在量子产率普遍较低,容易产生聚诱导荧光淬灭以及油溶性较差的问题,不利于其在发光器件中的进一步应用。为此,我们从解决这些问题的角度出发并设计解决方案,合成一系列高性能荧光碳点并用于发光器件。主要工作内容如下:(1)为获得高量子产率荧光碳点,通过无溶剂反应和溶剂热反应两种反应方式,使用六氯三聚磷腈催化邻苯二胺、间苯二胺反应生成富含吩嗪和吡啶结构的蓝、绿、黄、红四色发光的荧光碳点,其量子产率分别达到68.1%,80.4%,64.3%,32.8%。利用多色碳点制备的单色光和白光光致发光二极管(LED)均具有优良的器件性能。单色光光致LED具备较高的发光效率和良好的单色性。白光光致LED在实现13.6 lm·W-1的发光效率的同时具备正白光发光(CIE坐标:(0.31,0.32))和高显色能力(CRI=95.4),可用于照明和显示领域。(2)为制备高量子产率深蓝光碳点,使用邻苯二胺和间苯三酚为原料进行水热反应,引入更多含氧官能团的同时降低碳点的石墨化程度,实现碳点的高量子产率(43.8%)的深蓝光(λem=400 nm)发射。基于该碳点制备的光致LED可实现发光效率为17.3 lm·W-1的深蓝光发射(CIE坐标:(0.17,0.11))。同时该碳点可与黄光碳点共同使用制备白光光致LED(CIE坐标:(0.28,0.34);发光效率20.2 lm·W-1),可用于碳点基白光器件的大规模制备。(3)为了解决碳点普遍存在的油溶性较差和容易产生聚集诱导荧光淬灭的问题,选用三苯胺和三(4-碘苯基)胺为前驱体,通过一步无溶剂的固相反应得到兼具油溶性和固态荧光的碳点,并成功制备电致发光器件。以该碳点为发光层主体制备得单色光电致LED,其最大亮度为227 cd·m-2,最大电流效率为0.47 cd·A-1。此外,基于碳点良好的油溶性将其分散于主体材料聚(N-乙烯基咔唑)中成功制作白光电致LED,最大亮度为1503cd·m-2,最大电流效率为0.63 cd·A-1,在碳点基白光电致LED中处于较高水平。
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