无溶剂法大量制备高效红光碳点及其在白光器件中的应用

doi:10.7503/cjcu20200832

高等学校化学学报 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (6): 2080.doi: 10.7503/cjcu20200832

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无溶剂法大量制备高效红光碳点及其在白光器件中的应用

丁辉(), 周旋旋, 张子慧, 夏坤林, 赵云鹏()

中国矿业大学化工学院, 煤炭加工与高效洁净利用教育部重点实验室, 徐州 221116

收稿日期:2020-11-26 出版日期:2021-06-10 发布日期:2021-06-08
通讯作者: 丁辉 E-mail:hding@cumt.edu.cn;zhaoyp@cumt.edu.cn
作者简介:赵云鹏, 男, 博士, 教授, 主要从事碳材料研究. E-mail: zhaoyp@cumt.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(51803233)

Solvent-free and High-yielding Synthesis of Highly Efficient Red-emitting Carbon Dots and Their Application in White Light Devices

DING Hui(), ZHOU Xuanxuan, ZHANG Zihui, XIA Kunlin, ZHAO Yunpeng()

College of Chemical Engineering，Key Laboratory of Coal Processing and Efficient Utilization of Ministry of Education，China University of Mining andTechnology，Xuzhou 221116，China

Received:2020-11-26 Online:2021-06-10 Published:2021-06-08
Contact: DING Hui E-mail:hding@cumt.edu.cn;zhaoyp@cumt.edu.cn
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China(51803233)

1. ESM to 2080-2084.pdf(14259KB)

摘要/Abstract

摘要：

以邻苯二胺、 2,5-二氨基苯磺酸和三氯化铝为原料, 通过无溶剂法大量制备了高效的红色荧光碳点 (R-CDs). 制得的碳点尺寸大约为2.4 nm, 含有13%的氮元素, 主要由高度石墨化的碳核及覆盖在其表面的大量官能团构成. 在不同的波长光激发下, 碳点在乙醇溶液中表现出不依赖于激发的红光发射, 其荧光峰位于 704 nm, 最大量子产率达到22%. 由于R-CDs具有优异的光学性质, 利用其构筑了紫外光激发的碳基白色发光二极管, 其色坐标为(0.33, 0.33), 非常接近自然光. 该研究为高效红色荧光碳点的大量制备提供了一种新路径, 同时拓宽了其在白光器件中的应用.

关键词: 红光碳点, 无溶剂法, 大量制备, 白光器件

Abstract:

Highly efficient red-emitting carbon dots（R-CDs） were synthesized on a large scale by a solvent-free method using o-phenylenediamine， 2，5-diaminobenzene sulfonic acid and aluminum trichloride as raw materials. The obtained R-CDs are approximately 2.4 nm in diameter， have a nitrogen content of 13%， and consist of a highly graphitized carbon core coated with abundant functional groups. Under light illumination with different wavelengths， the R-CDs in ethanol solution show an excitation-independent red emission at 704 nm， with a quantum yield（QY） as high as 22%. By virtue of their excellent optical properties， an UV-excited carbon dots-based pure white light emitting diode（WLEDs） was successfully constructed with a color coordinate of （0.33，0.33）， which is very close to that of natural sunlight. This study paves a new path for the large scale preparation of R-CDs with high QY， and broadens their application in luminescent devices.

Key words: Red fluorescent carbon dots, Solvent free method, Large scale preparation, White light device

中图分类号:

O613.71

TrendMD:

丁辉, 周旋旋, 张子慧, 夏坤林, 赵云鹏. 无溶剂法大量制备高效红光碳点及其在白光器件中的应用. 高等学校化学学报, 2021, 42(6): 2080.

DING Hui, ZHOU Xuanxuan, ZHANG Zihui, XIA Kunlin, ZHAO Yunpeng. Solvent-free and High-yielding Synthesis of Highly Efficient Red-emitting Carbon Dots and Their Application in White Light Devices. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(6): 2080.

图/表 4

Fig.1 TEM image(A) and particle size distribution(B) of the R?CDsInset of (A): HRTEM image of the R?CDs.

Fig.2 FTIR(A) and XPS(B) spectra of the R?CDs

Fig.3 UV?Vis absorption spectrum(A) and PL emission spectra(B) of the R?CDs in ethanol solutionInset of (A)： photo of the R?CDs solution under UV light; (B) λex=380—480 nm.

Fig.4 CIE color coordinates(A) and emitting light spectrum(B) of the white LEDs fabricated using the CDsInset of (B): photograph of the white LED.

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