一步合成發光碳量子點方法建立

2020-12-04 科學網

 

中科院理化技術所分散體系化學與材料研究組建立了在高溫溶劑中一步合成發光碳量子點方法，通過選擇性使用溶劑和表面包覆劑，獲得尺寸5納米左右的親油性和親水性的碳量子點，發光量子效率（QY）分別為61%（已與半導體量子點相當）和47%，具有明顯的激發波長依賴的發光特性。近日，該研究組有關碳量子點的系列成果以通訊形式發表在國際期刊《先進材料》上。

 

近兩年，碳量子點成為研究熱點。與先前的蜂房結構納米碳相比，碳量子點具有優越的發光性能；與半導體量子點相比，碳量子點發光更穩定、易於功能化和工業化、無毒、製備簡單廉價，預期將給發光材料、光電器件、綠色環保、生物醫學等領域帶來新的發展空間。在此背景下，開展碳量子點的基礎研究具有重要的理論意義和應用價值。

 

在國家自然科學基金支持下，該研究組圍繞發光碳量子點的製備、性能及其相關材料研究開展了一系列工作，特別是近兩年來，研究組在合成方法、相關材料設計製備方面取得上述進展。

 

研究人員還以親油性的碳量子點為發光層，與中科院長春應化所合作，製作了首個碳量子點發光器件，在電壓為9V時亮度達到最大（35cd/m2），最大外量子效率為0.083%。這是用發光碳量子點製作白光器件的首次嘗試。矽烷功能化的碳量子點還可用於細胞螢光標記。

 

此外，研究人員還發明了碳量子點原位預功能化技術，矽烷功能化的碳量子點可與多種有機矽烷水解共聚，實現碳量子點與基質的共價鍵化學連接、分子水平分散和任意濃度摻雜，獲得一系列均質碳量子點雜化複合材料和宏觀塊體。

 

其中，有機無機雜化碳量子點共聚凝膠玻璃絕對發光效率最高可達88%，遠遠高於已報導的半導體量子點複合材料的最高發光效率；在可見和近紅外區域具有約90%的透光率；並具有優良的光、熱和力學穩定性。研究表明，碳量子點及其複合材料具有寬波段光限幅性能。（來源：中國科學報 柯訊）

 

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