摘要
碳点（CarbonDots，CDs）作为一种新型的零维碳纳米材料，一经发现就广受关注。而碳化聚合物点（CarbonizedPolymerDots，CPDs），作为CDs家族的新起之秀，因其高性价比的合成、高荧光量子产率（QY）、高耐光漂白性、高抗氧化性、低毒性、优异的环保性及生物相容性等优点而备受关注。然而，由于其结构的复杂性，仍有很多问题亟待解决，如固态发光性能差、光致发光（PL）颜色单一以及稳定性差等。在本文中，尝试改变了前驱体和钝化剂的结构，另外还将CPDs与高稳定性的微纳米材料复合用以改性，进而扩展其应用领域。另外，对形貌、结构、光学性能以及稳定性等性能进行研究分析，以验证上述改性手段是否有效，具体内容如下： （1）选择邻苯二甲酸（PA）和乙二胺（EDA）作为前驱体，不同结构的聚乙二醇（PEG）作为表面钝化剂，通过简易的水热法合成了具有高PL性能的氮掺杂CPDs。研究了PEG结构对CPDs的光学性质、形貌以及结构的影响。其中，采用PEG2000制备的PEG2000-CPDs光学性能最佳，其QY高达57.0%。此外，制备的CPDs具有优异的稳定性和抵抗聚集诱导荧光猝灭的能力。因此，CPDs可用于防伪油墨、传感、发光二极管（LED）以及紫外线（UV）屏蔽等领域。其中，Fe3+离子的检测限可达0.142μM，且通过添加PO43?/L-Cys可实现“on-off-on”型传感器的构建。不仅如此，基于CPDs固态发光和光转换特性，制备的LED具有良好的色度稳定性，制备的光转换薄膜能屏蔽80%以上的紫外线。 （2）采用PA和氨基苯酚（AP）作为具有sp2结构的前驱体。通过调整AP的sp2结构，制备了多色氮掺杂CPDs（绿光发射的m-CPDs、黄光发射的o-CPDs和红光发射的p-CPDs），研究了前驱体的sp2结构对CPDs的光学性质和结构的影响。此外，结合实验数据和DFT理论计算推断CPDs的发光机理为共轭效应和表面态的协同作用。进一步地，将CS作为与CPDs复合制备光转换薄膜的基底，制备的m-CPDs/CS薄膜可以屏蔽全区域的紫外线，可见光保持率高达90%。此外，薄膜的机械性能和光化学稳定性也非常优异。特别地，通过自由基清除实验，证明了m-CPDs/CS复合薄膜的抗氧化性能也十分优异。基于此，以易腐的香蕉作为样本，直观地展示了m-CPDs/CS复合薄膜优异的食品保鲜效果。 （3）选用磷酸二氢铵（MAP）和EDA为前驱体，3-氨丙基三乙氧基硅烷作偶联剂，通过微波辅助水热法制备了表面具有丰富共价基团的SiCPDs。将制备的SiCPDs与SiO2进行复合，使SiO2和SiCPDs之间的产生共价耦合，提升了体系的热稳定性及pH稳定性。复合后的SiO2/SiCPDs出现了磷光发光，而SiCPDs则没有。值得注意的是，SiCPDs和SiO2/SiCPDs均具有非常优异的抵抗聚集诱导猝灭的能力。因此，基于SiCPDs和SiO2/SiCPDs优越的光学特性，设计了一套信息加密程序。另外，依据互补色原理，将SiO2/SiCPDs与罗丹明B结合，得到的荧光粉呈现出非常明亮的白色发光，将其用于WLED的制备，可得到相关色温为7924K、显色指数为71.6的WLED产品。
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