碳点(CDs)作为一种发光材料,具有制备简单、光学性能优越、生物相容性好、低毒性等优点,在生物医学成像、传感器、储能和发光器件等方面具有广泛的应用前景。特别是近年来有关室温磷光的CDs报道在很大程度上扩大了其应用前景。然而,CDs的荧光机理尚不清楚,限制了其进一步的实际应用,并且如何有效地调控和提高CDs的光致发光性能,包括可调的光致发光、长波长范围内的高荧光量子效率和自猝灭抵制能力,仍然是一个研究热点问题。此外,有关CDs室温磷光发射波长的报道都局限于蓝光或绿光区域,低于540 nm,并且这些CDs的室温磷光材料发射强度非常低,但目前为止调节CDs室温磷光发射和提高发射强度的方法一直没有被报道。根据上述内容,我对以柠檬酸和尿素合成的CDs的荧光机理做了详细探讨,最后得出不同的荧光发射来自于CDs的本征态和表面态的共同作用。然后我们提出一种有效的方法对CDs进行修饰以求获得CDs高效的白光和红光发射。最后,我们提出利用种子生长法合成荧光和室温磷光可调的CDs,并且通过逐步修饰去增强CDs的室温磷光发射强度。除此以外,我们也探讨了CDs在白光二极管(WLED)中的应用。具体来讲,本文的工作可以归纳为以下5个方面。第一,我们以柠檬酸和尿素为前驱体,采用溶剂热法合成原始CDs材料。通过对原始CDs进行氧化和还原处理,我们发现此类CDs的蓝/绿/红发光来源于三种不同的发射态,分别为本征态、C=O和C=N相关的表面态。第二,根据CDs的形成机理和发光特性,我们通过引入十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),提出了一种有效的方法来调控原始CDs发射。我们获得了色温可调的白光发射。然后,我们将获得的CDs与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)相混合制备出固体薄膜,有效地抑制了CDs的固态猝灭。通过有效抑制CDs的非辐射跃迁以及调节CDs本征态与表面相关成分之间的相互作用,薄膜展现出荧光量子效率达38.7%的白光发射。我们根据这种高效的白色发光固体薄膜,制备了WLED。第三,我们通过对原始CDs的逐步修饰,获得了具有高效率的红光CDs。我们通过引入CTAB去修饰红光CDs溶液,溶液的荧光量子效率由23.2%增加到43.6%。之后我们将CDs分散到PVP矩阵中,获得了荧光量子效率为41.3%的红光固体薄膜。通过表面改性,有效地避免了电子-空穴复合的非辐射路径和CDs的聚集,从而大大提高了其发光特性。这种红光碳点在WLED的应用中有着很大的潜力,或者在传统的以YAG为基础的WLED中可以作为红光转化材料去提升白光的色温和显色指数。第四,我们利用种子生长法通过控制种子CDs的量和反应时间去合成光谱性能可调的CDs。随着CDs尺寸的增加,我们获得的碳点在紫外激发下荧光可调:蓝光、绿光、黄光、橙光。另外我们还获得了发光范围在500-600 nm区域内可以调控的室温磷光。室温磷光的获得主要是因为CDs表面的聚合物链以及其表面与氮相关的官能团之间可以形成分子间氢键,进而保护CDs三重态不被猝灭。CDs这些优良的特性使得其在WLED和数据保护方面有着很大的潜力。第五,我们根据交联增强效应,通过在CDs的合成过程中引入聚合物以增强CDs的室温磷光发射强度。为了证明这种方法的普遍适用性,我们利用这种方法制备了一系列磷光增强的CDs。然后,我们通过将CDs分散到熔融的尿素中获得其磷光的进一步增强。这主要是因为熔融的尿素可以固定和减少CDs表面C=O/C=N基团的转动和振动,进而有效的防止三重态的猝灭。我们的结果对合理的设计实验进而实现碳材料的室温磷光有着重要的意义。