碳点-多孔玻璃复合材料的制备及其发光性能研究

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基于碳点的复合材料因其结合碳点以及复合基质的共同特点,不仅光学性能优异,而且具有良好的生物相容性和制备简便等特点。已在生物医学、化学反应催化、太阳能电池、纳米电子设备等各种领域显示出广泛的用途。然而固态碳点的聚集诱导猝灭效应阻碍了碳点复合材料的进一步发展,为此,寻找一种实现固态碳点单分散性的基质显得尤为重要。本文分别以分相法多孔玻璃以及溶胶-凝胶法多孔玻璃为基质,制备了碳点-多孔玻璃复合材料并研究了其荧光特性。具体内容如下:1.通过水热法,以对苯二胺和无水氯化铝为原料,成功制备了平均粒径在5 nm,峰值位于398 nm的类石墨结构碳点。所制备的碳点具有大量的表面基团以及聚合物链,由于其尺寸分布均匀以及相似的表面状态,表现出与激发波长无关的性质。2.以分相法多孔玻璃为基质,利用溶液浸渍法制备了碳点掺杂的分相法多孔玻璃复合材料,实现了碳点的固态发光。该复合材料荧光强度可达碳点的10倍,抑制了碳点的聚集诱导猝灭现象;不同于固态下聚集碳点的蓝色荧光,所制备的复合材料发光峰值位于600 nm左右,表现出大幅度的波长漂移特性,其较大范围的红移表明分相法多孔玻璃在碳点荧光波长调控方面的巨大价值;将复合材料置于高达400℃的高温下,其荧光峰位稳定的位于600 nm附近,表现出优异的热稳定性。3.以溶胶-凝胶法多孔玻璃为基质,合成了碳点掺杂的溶胶-凝胶法多孔玻璃复合材料,实现了碳点的固态发光。该复合材料的荧光强度可达碳点的5倍,抑制了碳点的聚集诱导荧光猝灭效应;不同于分相法多孔玻璃基质,该复合材料表现出蓝色波段发射,表明溶胶-凝胶法多孔玻璃与分相法多孔玻璃作为基质在调控碳点固态发光方面的机制上的区别;将该复合材料置于高温环境中也表现出良好的光致发光稳定性。
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