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• 水热合成法主要操作流程
修饰剂
充分搅拌
碳源 透明溶液 蒸馏水
充分搅拌
透明溶液
碳量子 点溶液
一定反应温度、反应时间
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3 实验进展
柠 檬 酸
柠 檬 酸 + 乙 二 胺
无修饰剂（左）和用乙二胺作修饰剂（右）碳量子点紫外灯下荧光图片 #
3.5 3.0 2.5 2.0
CA CA+EDA
Abs
1.5 1.0 0.5 0.0
本实验采用合成方法：水热法
碳源：柠檬酸、抗坏血酸、葡萄糖 修饰剂：乙二胺、巯基乙醇、对苯二胺
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2 实验方案
UV-Vis
碳源
修饰剂
加热温度
加热时间
性能检测
PL
技 术 路 线
碳点制备
抗腐蚀
抗光照
抗氧化
性能表征
XPS
FTIR
TEM
UV-Vis
PL
碳点筛选 PVA 筛选 PVA+ CDs 器件 光效测试
相容性检测检测
②发光机理
（1）激子辐射复合引起的发光推测 碳点在合成过程中，表面形成能量势阱 ，将电子困在里面，从而引起电子与空穴对 发生辐射复合。 （2）由表面态与本征态引起的发光推测 碳材料在制备合成过程中将极性基团连 接到边缘结构，或者材料本身具有特殊的边 缘结构，这就对发光产生比较大的影响，因 此推测，碳点的发光可能源于受到边缘与表 面状态。 （3）本征态与分子态引起的发光推测 伴随着分子态的出现，即碳点发光中心 的分子形式不同，或者说碳点上连接着分子 发色团。
高荧光碳量子点水热合成及 其稳定性研究
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目
1 2 3
录
课题背景 实验方案
实验进展 后期工作
4
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研究背景
• 量子点：三维均位于100nm以下
激子 量子点界面
细 胞 成 像
的准零维纳米材料，其半径通常小于 体材料的激子玻尔半径。
r
激子玻尔半径
激光器
分 子 示 踪
光电探测器
• 碳量子点： 一种新型碳纳米材
4000
wavelength/nm
2000
0
350
400
450
wavelength/nm
500
550
600
650
700
无修饰剂和用乙二胺作修饰剂碳量子点激发光 谱图和归一化谱图（右上）
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温度：200℃ 时间：7h
7000 6000 5000
Intensity
4000 3000 2000 1000 0 350 400 450 500 550 600 650 700
Wavelength (nm)
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温度：190℃ 时间：9h
7000 6000 5000
Intensity
4000 3000 2000 1000 0 350 400 450 500 550 600 650 700
Wavelength (nm)
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温度：190℃ 时间：6h
8000
6000
Intensity
-0.5 200
300
400
wavelength/nm
500
600
700
800
无修饰剂和用乙二胺作修饰剂碳量子点 紫外-可见吸收光谱图
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已完成内容
1.0
8000
CA CA+EDA
Normalized1
0.8
0.6
0.4
6000
0.2
Intensity
0.0 350 400 450 500 550 600 650 700
表征步骤三 中复杂环境 下碳点溶液 ，PVA复合 ，测试其发 光性能
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料，是一种粒径小于 10nm 、表面富含 多种有机官能团、微观近似准球形且 具有荧光性能的碳纳米颗粒。
量子点的应用
有 机 官 能 团
• 优势：与半导体量子点相比，具有
荧光稳定性好，生物相容性强，毒性 低粒径小发射波长可调控以及上转换 荧光性质等优点。 碳量子点结构 示意图
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• 国内外研究现状
研究背景
①合成机理（水热合成法）
常见有机小分子 碳化、脱氢基官 能团
碳链骨架相互连 接，形成碳的聚 合体
有机官能团封端， 形成碳量子点。
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1.1 碳点制备方法
自上而下法：大尺寸粉末或固体为原料，通过物理或化学 方法“切割”为尺寸较小的碳点，如：燃烧法、电化学法 、激光刻蚀法、等离子体法、电弧放电等。 自下而上法：小分子有机物为原料，如柠檬酸、葡萄糖、 芳香烃、聚乙二醇等，通过化学反应得到尺寸较大的碳点 ，包括、超声法、模板法、水热法。
4000
2000
0
350
400
450
500
550
பைடு நூலகம்600
650
700
Wavelength (nm)
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4 后期工作
（1） （2）
（3）
（4）
改变修饰剂 的种类，观 察荧光性能 的变化，并 与含氮修饰 剂作比较
保持修饰剂 种类不变， 改变温度和 时间，观察 荧光性能随 温度和时间 的变化
筛选发光性 能优异的碳 点，对其进 行抗腐蚀、 耐氧化、耐 紫外测试