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碳点光致发光机理综述

第一作者:朱守俊(吉林大学化学学院超分子结构与材料国家重点实验室)

通讯作者:杨柏(吉林大学化学学院超分子结构与材料国家重点实验室) 

成果简介:

荧光碳点(CDs)的光致发光机理仍然存在很多争论,由不同方法制备的碳点在结构和性质上存在较大差异,分析总结这些碳点的发光机理对新型碳点的合成及应用十分必要。该文对碳点进行了完整且全面的总结,介绍了碳点的分类、合成路线以及物理化学性质等,重点讨论了碳点的光致发光机理,主要涉及的荧光碳点包括石墨烯量子点(GQDs)、碳纳米点(CNDs)和聚合物碳点(PDs)。确认了四种较为合理的光致发光机理:由碳核的量子限域效应或共轭的π结构域决定的碳核态;由碳骨架和链接的化学基团杂化决定的表面态;由连接在碳点表面或在碳点内部的独立荧光分子决定的分子态;以及聚合物碳点的交联增强发射(CEE)效应。由于碳点低毒、易制备及优异的发光性能,使得其在生物标记与成像、光电材料与器件及光催化研究等领域均具有广泛的应用前景。


团队介绍:
吉林大学化学学院超分子结构与材料国家重点实验室杨柏教授课题组主要从事聚合物微纳结构与光功能材料方面的研究,其中包括聚合物杂化光电材料与器件,有机/无机杂化高折射率光学材料等,发表SCI论文500余篇。 

近期主要研究方向之一是关于碳点的研究,包括碳化聚合物点、石墨烯量子点、碳纳米点的合成方法及其结构与性能研究。发表相关论文50余篇,被引用5000余次,一些成果受到国内外同行的广泛关注。

如2013年通过水热交联聚合方法成功制备了水溶性高效荧光碳点,量子产率达80%以上(Angew. Chem., Int. Ed., 2013, 52, 3953,被Google检索引用1380次以上)。基于对碳点的结构与性质的系统研究,初步解释了其发光机理,并提出了交联增强发射(CEE)效应以及聚合物碳点(PCDs)等概念(Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 14626)。此外,课题组还开展了聚合物碳点在生物标记与成像、离子检测、光电材料与器件等方面的应用研究。


参考文献:
Shoujun Zhu, Yubin Song, Xiaohuan Zhao, Jieren Shao, Junhu Zhang, Bai Yang*. The photoluminescence mechanism in carbon dots (graphene quantum dots, carbon nanodots, and polymer dots): Current state and future perspective. Nano Research 2015, 8(2): 355–381. (DOI 10.1007/s12274-014-0644-3)

http://link.springer.com/article/10.1007/s12274-014-0644-3 

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