CDs@NaF复合材料合成工艺及其室温磷光的研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着研究者对碳纳米材料研究的逐步深入，富勒烯、碳纳米管、石墨烯、石墨烯量子点、碳量子点等新型碳纳米材料在全球的范围内掀起了研究热潮。碳量子点（carbon quantum dots，缩写为cqds）因其稳定的化学组成、粒径均在10nm以下、良好的水溶性、易于功能化、低细胞毒性等优点，在光电转换、光电催化、细胞成像、药物输送、离子检测等领域表现出巨大潜力。通常碳被认为是一种黑色的材料，荧光性能较弱，但是碳量子点却不同，它具有较强的荧光性能。并且，其发光的荧光特性依赖它的尺寸大小和激发波长大小，由此受到研究者的广泛关注。

然而，大多数研究工作都集中在碳点的荧光性能及相关应用方面，只有极少数的文章对碳点的磷光现象报道。碳点的室温磷光已经越来越多的应用在传感、生物成像、防伪和数据安全方面。众所周知，室温磷光通常来源于无机物或者金属配合物，然而这些物质由于具有毒性,对环境有潜在的危害性以及高成本等问题从而严重的限制它们的应用。与无机磷光材料相比，有机磷光材料是比较少见的，因为电子在不含金属的有机材料中具有高度的结合的特性，使得它们的运动严重受到束缚，从三重态发射的动力也严重不足。因此非常有必要寻找新的有关碳量子点的室温磷光材料。近些年报道碳点的室温磷光的文章很少，而且基本都局限在将碳点固定在有机物基质中，例如聚乙烯醇，聚氨基甲酸酯等，或者是在极低的温度(77k)下实现碳点磷光。

2013 年，deng 等人报道了第一个碳量子点基室温磷光材料。他们首先在400c的氮气氛围中高温煅烧edta-2na,制备了水溶性荧光碳量子点。然后将其复合到聚乙烯醇(pva)中制备碳点/pva复合薄膜。令人惊奇的是，制备的复合薄膜在紫外光下不仅发冷白光，而且在紫外光熄灭后还有肉眼可见的余辉现象，其磷光平均寿命为380 ms.碳量子点的磷光主要来源于碳量子点表面芳香羰基系间耦合而产生的三线激发态的辐射跃迁。另外, pva基质中的氢键可以与芳香羰基形成有效的氢键,减少因为c=o键振动或转动而导致的能量耗散。同时，pva基质也可以起到防止芳香羰基与空气中的氧气发生碰撞而导致磷光猝灭的作用。随后，zhang课题组和yue课题组分别将合成的碳量子点分散到了明矾、聚氨酯和聚乙烯醇中，他们的发光机理同样归因于碳量子点表面的芳香羰基。

2. 研究内容和预期目标

一、具体研究内容如下：

1、利用现代科技文献的查阅方法和手段，如internet、网上图书馆、电子期刊等数据库，查阅有关研究光电功能材料的合成与应用方面的科技文献资料，并对文献进行综合、分析、研究。在此基础上，设计合成路线，确定具体合成条件，合成出cds@naf复合材料，并完成开题报告，通过实验训练培养动手能力、独立思考问题解决问题的能力和初步的科研能力。

参考合成路线如下：

3. 研究的方法与步骤

实验步骤：

将柠檬酸和尿素置于烧杯中，加入去离子水，待柠檬酸和尿素安全溶解后，加入氢氟酸，把反应液置于聚四氟乙烯不锈钢反应釜中，180℃加热6h，自然冷却至室温，加入氢氧化钠调节至中性，离心除去未反应的物质，透析得到固体。

研究方法：

4. 参考文献

[1].刘武与解荣军，一种具有室温磷光的碳量子点基复合材料.功能材料，2018（08）：第8001-8008页.

[2].李想与刘学达，水热法制备荧光碳量子点的研究，化学工程师，2016（07）：第22-24页.

[3].xinwei dong,l.w.y.s. and y.zhang, efficient long lifetime room temperature phosphorescence of carbon dots in potash alum matrix. journal of materials chemistry c,2015.

5. 计划与进度安排

第一阶段：2022年03月04日至2022年03月17日

在查阅文献资料的基础上，写出开题报告。