洋葱状富勒烯基复合荧光量子点体系的构建

洋葱状富勒烯（OLFs）作为具有上转换效应的荧光量子点在生物医药、电子材料、光催化材料、发光材料等领域展现出良好的应用前景。在申请者对OLFs荧光行为初步研究的基础上，将不同颜色的发光基团接枝到OLFs表面，实现OLFs自身荧光和发光基团荧光的复合发光，得到具有良好发光性能和使用性能的复合荧光材料。采用材料模拟计算方式揭示OLFs与表面发光基团之间的电子传输行为和交互作用；采用水热法，通过碳前驱体的选择和水热体系的优化，实现OLFs的温和制备和原位活化；采用溶液化学方法表面接枝，引入钝化基团和发光基团，阐明OLFs表面钝化基团、桥键和发光基团的接枝机理；考察复合荧光量子点在溶液体系和组装薄膜态的发光行为；通过FESEM、HRTEM、XPS、TG、UV-vis结构与性能表征，揭示OLFs复合荧光量子点材料电子传输、发光性能和器件性能的基本规律，为该类材料在有机发光器件中的应用提供理论依据。

洋葱状富勒烯（OLFs）类碳量子点（CQDs）具有低毒、好的生物相容性、荧光量子产率高等优势，在光电材料、生物医学、环境检测等领域具有广泛应用前景。本课题选择不同碳源和添加剂可控合成CQDs，并探索其在白光LED发光材料、聚合物太阳能电池和荧光探针检测方面的应用。通过高分辨透射电子显微镜、红外光谱、紫外-可见光谱、荧光光谱等对产物的形貌、结构以及器件性能进行表征与分析。具体结果如下：.（1）分别以一水合柠檬酸和葡萄糖为碳源，采用水热法制备CQDs，考察了反应物浓度、反应时间等影响因素；并通过引入钝化剂增强荧光强度。.（2）通过考察不同反应时间、添加剂的种类和用量对单一基质CQDs的荧光量子产率和蓝、绿、红光比重的影响，获得三种表面化学组成不同的单一基质CQDs及以其为荧光粉的白光LED器件。其中，氮硫掺杂碳量子点（NS-CQDs）的荧光量子产率为65%，在光谱中，红、绿、蓝光总比重为62%；白光LED器件色坐标为（0.32，0.36），相关色温为5822 K。.（3）采用低温水热法以抗坏血酸为碳源、乙二胺为添加剂制备CQDs，通过考察CQDs与聚噻吩类给体材料P3HT能级匹配性和复合薄膜的光学性质，获得一种新型聚合物太阳能电池受体材料，掺杂CQDs后器件光电转换效率从0.09%提高到0.28%。.（4）以柠檬酸为碳源，尿素为氮掺杂剂，采用一步水热法制备了水溶性荧光CQDs，通过荧光分析法探索CQDs检测水样中Hg2+的可行性、选择性和敏感性，结果表明检测极限达到2.91 nM。.本研究选取多种有机前驱体可控合成了一系列具有高荧光量子产率的CQDs，并通过CQDs表面化学结构的设计与调控，为CQDs在白光LED、离子检测、太阳能电池等多领域的应用提供了理论和实验基础。同时对于揭示CQDs真实的化学结构、深入理解CDs的荧光机理和精确调控CQDs的荧光发射有重要的指导意义。.在此基金（21176169）的资助下，通过上述研究，出版专著4部，发表期刊学术论文50篇，其中SCI收录34篇，EI收录7篇；会议论文40篇；申请专利18项，授权12项；培养博士生6名，硕士生13名。