论文总字数：19797字

摘 要

发光二极管（light-emitting diodes，LEDs）被大规模地应用在家用照明和光电显示等发光领域。而量子点荧光粉作为近些年刚发现的一种新型发光材料，在发光领域受到各科研工作者的广泛研究兴趣，将来有望应用于大规模制备白光LED。其中，碳量子点更是具有众多优点如：碳源广泛，低毒性（环境友好型）以及合成方法简单，广泛地用于大规模制备白光发光LED器件。因此，本文着重研究高效碳量子点的合成及白光LED器件的制备，对碳量子点的物理化学性质进行深入的研究分析，并制得高量子产率的碳基量子点。

本次实验采用无水草酸，十六胺，十八烯为原料，通过制备高量子效率的碳量子点来提高量子点的光电性能、拓宽碳量子点的光电应用领域。首先制备系列高量子效率的碳基荧光粉材料，并对碳量子点的光电性能、形貌结构进行相应的表征，然后利用高效率碳基量子点制备荧光粉获得高性能的LED并进行一系列的表征来探究发光器件的各项性能。

关键词：发光二极管 量子点 碳量子点 碳量子点发光机理 聚合物点

Preparation and Application of Carbon-based Nanomaterials Based on High Quantum Efficiency

Abstract

Light-emitting diodes (LEDs) are widely used in lighting and display applications. With the change of technology, the power consumption of LEDs is constantly decreasing and the brightness is also increasing. The quantum dots (quantum dots,QDs), as the most promising LED phosphors, are developing very rapidly. In recent years, new quantum dot materials, perovskite quantum dots and carbon quantum dots, have received particular attention and have been widely used in display, illumination, catalysis, sensing, and biology. Among them, carbon quantum dots are widely used in the preparation of white light-emitting diodes (WLED) devices due to their advantages such as non-toxicity, stability, and simple preparation methods.This article analyzes the properties of the novel quantum dots and develops specific solutions to prepare high quantum efficiency carbon quantum dots (LEDs).

In this experiment, anhydrous oxalic acid, hexadecylamine and octadecene were used as raw materials to improve the photoelectric properties of quantum dots by preparing high-quantum-efficiency carbon quantum dots and broaden the photoelectric application fields of carbon quantum dots. Firstly, a series of high quantum efficiency carbon-based phosphor materials were prepared and their structures, properties and morphology were fully characterized. Then, high-efficiency LEDs were prepared using high-efficiency carbon-based quantum dots to prepare phosphors and a series of characterizations were conducted to explore Luminous device performance.

Keywords: Light-emitting diodes；Antum dots carbon quantum dots；Luminescent mechanism of carbon quantum dots；Polymer dots

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.1.1新型碳基量子点发光二极管 1

1.1.2量子点LED的发光原理 4

1.2研究材料介绍 1

1.2.1零维材料——碳量子点介绍 1

1.2.2碳量子点的材料特性 4

1.3制备方法—碳量子点的研究方法 4

1.3.1自上而下 5

1.3.2自下而上 6

1.4碳量子点荧光粉的发展历史 6

第二章 实验部分 10

2.1 实验试剂和仪器 12

2.1.1 实验试剂 12

2.1.2 实验仪器 12

2.2碳量子点的制备方法 13

2.3白光LED器件的制备方法 13

2.4碳量子点实验结果分析 13

2.4.1碳量子点荧光粉的形貌分析 14

2.4.2碳量子点荧光光谱分析 15

2.4.3碳量子点XRD分析 16

2.4.4碳量子点的红外光谱图分析 16

2.4.5碳量子点LED的器件测试 17

第三章 结论与展望 18

3.1实验结论 18

3.2展望 18

参考文献 19

致谢 23

第一章 绪论

研究背景

1.1.1新型碳基量子点发光二极管

随着时新型代的不断发展，世界范围内均出现了能源紧缺、环境污染严重等问题，从而全人类都面临着越来越严峻的能源问题^[1]。价格低廉、发光效率高的量子点发光二极管作为一种持续无污染的新能源，备受人们关注。目前主流的固态照明方法是使用蓝光LED芯片和传统的钇铝石榴石（YAG：Ce）荧光粉来获得WLED。该黄色荧光体的发射光谱主要包含黄绿光，其红光分量相对不足，导致这种白光LED的显色指数低（一般不超过80），甚至低于传统的白炽灯和其他光源和稀土荧光灯^[2]。粉末颗粒通常具有大的光散射问题（微米级），这可能容易导致WLED的效率降低。另外，粉末颗粒的荧光粉的生产步骤较为严格，通常需在高温环境下进行。因此，为了实现高显色性，高效率白光发光二极管WLED必须具有优异的发光材料。作为发光材料，量子点与传统荧光粉相比，具有粒径小，发光峰值可调，色彩饱和度高，量子产率高等诸多优点，在下一代的光电显示领域以及家用照明行业有望异军突起。其中碳基量子点荧光粉相比于传统半导体量子点，它具有发光可调、毒性低、原料广泛、生物相容性好等的突出优势而备受人们关注和青睐。但是当前碳量子点荧光粉普遍存在的量子效率较低的挑战，因此如何进一步提高碳量子点荧光粉LED的转换效率成为人们研究的主要问题。

1.1.2 量子点LED的发光原理

请支付后下载全文，论文总字数：19797字