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摘要
荧光碳量子点是一种新型的、有前途的光致发光纳米材料。由于其多样的理化性质和独特的光学特性，低成本、生态友好、丰富的功能基团等优势，在生物成像、光电器件、光催化、离子检测、靶向药物输运等领域有广阔的应用前景。发光二极管(LED)多年来一直是学术研究的热点，广泛应用于液晶显示、全彩显示和日常照明设备中。许多荧光材料已经被应用于LED的研制；纳米荧光碳量子点因其具有荧光发射波长可调、发光性能稳定、环境友好、原材料丰富、成本低廉等优点在光电器件方面有着极大的应用前景。但目前碳量子点的可控制备依然是个挑战，大多数碳量子点的荧光发射波长主要集中在蓝、绿光波段，且量子产率偏低，限制了碳量子点在该领域的发展。因此，合成覆盖全光谱的荧光碳量子点并简单分析其发光机理可以极大地推动碳量子点在白光LED领域的应用。以柠檬酸三胺为前驱体，以多种低毒、廉价的酸试剂为修饰剂，采用一步溶剂热法成功制备了全色荧光碳量子点，并用荧光光谱仪、透射电镜、 X射线衍射仪、拉曼光谱仪、 X射线光电子能谱仪、紫外-可见分光光度计及傅里叶变换红外光谱仪对制备的碳量子点进行了表征分析。结果表明，所制备的碳量子点尺寸均匀，分散性好，发射的荧光由蓝色逐渐变为红色，发射峰值波长在450～650 nm之间可调，其荧光量子产率均在30%以上，红色碳量子点的量子产率高达38.75%,且表面富含羧基和羟基，具有很强的亲水性。通过不同酸试剂控制碳量子点的石墨化程度和表面羧基的数量，简单探究了碳量子点的发光机理。通过向环氧树脂中添加一种或多种颜色的碳量子点制备了全彩发射CQDs/环氧树脂复合薄膜，并制备了三种具有高显色指数的白光LED,其中暖白光LED的CIE色坐标为(0.43,0.39),相关色温为3 913 K,显色指数为86;制备的中性白光LED的CIE色坐标为(0.37,0.37),相关色温为4 170 K,显色指数为85.5;制备的冷白光LED的CIE色坐标为(0.30,0.34),相关色温为6 857 K,显色指数为80.4。该研究为开发低成本全彩色荧光薄膜和发光器件的替代荧光粉提供了一种新思路。
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