荧光碳点的制备与光学性质研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

荧光碳点(CDs)具有从近紫外到近红外独特的光致发光特性,良好的生物相容性以及优异的物理化学性能而被广泛应用于生物和化学传感、成像、基因药物传输、发光二极管(Light-emitting diodes,LEDs)、过氧化物催化、太阳能电池、光催化等众多领域。荧光碳点不同的表面态组成和结构决定其特有的PL特性。近年来的研究表明,掺杂杂原子能够有效的调节荧光碳点表面态结构和组成,从而实现其光学性能的进一步完善。

在过去的30年中，碳纳米材料一直是一个热门的研究方向。富勒烯，石墨烯和其他碳材料材料的发现者获得了诺贝尔奖。除了上述两者之外，纳米管还被广泛使用和研究。2004年，美国卡罗来纳大学研究小组的研究人员在琼脂糖电泳电弧放电制备的单壁碳纳米管纯化过程中发现了具有荧光特性的碳纳米材料。2006年，来自美国克莱姆森大学的科学家sun等人通过热压石墨粉和粘合剂混合物制备碳靶，然后在激光烧蚀后获得没有荧光的碳纳米颗粒。颗粒回流并被硝酸氧化后，用peg1500n钝化，得到具有荧光特性的碳靶碳纳米粒子是第一个提出碳点概念的纳米粒子，这是一项突破性研究。由于碳族的其他成员具有较高的应用价值使得碳点一旦问世就得到了广泛的研究和关注。

2. 研究的基本内容与方案

1.基本内容

(1)文献调研，了解国内外相关研究概况和发展趋势，了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系；了解量子点的研究进展、发展前沿、荧光特性及其影响因素（量子尺寸效应、表面效应、光稳定性、生物相容性）、在光学器件、传感器、生物医药等方面的应用；了解量子点的基本合成方法（溶胶－凝胶法、水热法、微波法、超声剥离等），比较各方法的优缺点，了解碳量子点的合成方法及碳量子点的性质；

(2)量子点的制备。利用水热反应，制备出碳量子点，并改变反应条件，使用不同原料制备出蓝色发光和黄色发光碳量子点，比较性能差异。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4-8周：按照设计方案，完成在不同反应条件下碳点的合成（如不同反应温度、不同原料配比，不同反应时间等）；

第9-11周：对合成的碳点的光学性能进行表征，并对得到的数据进行分析处理；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] wang y, yan l, ji g, et al. synthesis of n,s-doped carbon quantum dots for use in organic solar cells as the zno modifier to eliminate the light-soaking effect [j]. acs appl mater interfaces, 2019, 11(2): 2243-53.

[2] jia h, wang z, yuan t, et al. electroluminescent warm white light-emitting diodes based on passivation enabled bright red bandgap emission carbon quantum dots [j]. adv sci (weinh), 2019, 6(13): 1900397.

[3] bao r, chen z, zhao z, et al. green and facile synthesis of nitrogen and phosphorus co-doped carbon quantum dots towards fluorescent ink and sensing applications [j]. nanomaterials (basel), 2018, 8(6):