反应溶剂和掺杂剂对碳点光学性能的影响*

王军丽，韩新凯，张戌瑞，杜嘉伟，李虹燕，李 涛

(太原学院 材料与化学工程系，山西 太原 030032)

碳点(carbon dots，CDs)是一类由碳、氢、氧、氮等元素组成，以sp2杂化碳为主的，表面带有大量氨基、羧基官能团，且颗粒尺寸小于 10 nm 的准球型碳纳米粒子[1]。CDs具有反应条件温和，易于功能化、低毒性等优点，而且还拥有激发波长和发射波长范围可调、光稳定性好、荧光强度高等荧光特性，使之成为碳纳米家族中的新星，在光电器件、生物成像、药物传输、离子检测等方面展现出广泛的应用前景[2-3]。

目前，已有许多方法用来制备CDs。按照前驱物的不同，可以将制备方法分成两大类：自上而下法和自下而上法。自上而下法指的是通过激光消融法、电弧放电法和电化学法等从尺寸较大的碳骨架材料(如金刚石、碳管等)上剥落下纳米颗粒而得到CDs的方法；自下而上法指的是通过水热法、微波法、热分解法等，采用有机分子如葡萄糖、蔗糖等小分子为前驱体，获得CDs的方法[4-5]。其中，法水热/溶剂热法和微波由于合成过程简单、经济且绿色环保，同时合成的CDs的荧光量子产率较高，成为目前合成CDs的主流方法[6]。

尽管CDs的发展已经取得飞速的发展，但目前仍然存在一些亟待解决的问题。CDs的发光仍以短波长发光居多，长波长区域的发光仍然受限，而多色可调CDs的实现将拓展其在多色照明显示、生物成像的应用[7-10]。因此，本文通过使用不同反应溶剂和掺杂剂，得到一系列具有不同发光特性的CDs。通过调节反应溶剂和掺杂剂，CDs最大发射峰从蓝光区红移至红光区，覆盖了整个可见光光谱，从而实现全色发光。……