Page 27 - 《精细化工》2022年第8期

第 8 期 李 洁，等: 三基色荧光碳点制备及呈色特性的研究进展 ·1527·

微波法的首次尝试没能获得较高的 QY，但新方法 法合成了 S 掺杂 CDs，如图 2c 所示。在 345 nm 的
的开辟为 CDs 的制备提供了更多的可能性，使其成 紫外光激发下发射 445 nm 的蓝色荧光，QY 为
为现在除水热法外最常用的 CDs 制备方法。2012年， 21.1%。 2020 年， YANG 等 [42] 以芦 荟为碳源，
ZHAI 等 [34] 同样使用微波法，以柠檬酸和 1,2-乙二胺 FeCl 3•6H 2O 和尿素为 Cl 和 N 掺杂剂、水热法制备出
为前驱体，制备了系列 CDs，当胺基和羧基物质的 QY 为 60.52%的 CDs，其最佳荧光发射波长为 441 nm。
量比为 2∶3 时，获得了 QY 高达 30.2%的蓝色荧光
CDs，远高于此前其他 CDs 的 QY，并能够和普通
荧光半导体量子点相媲美，该 CDs 直径分布在
2.2~3.0 nm 范围内，PL 发射波长在 460 nm 附近。
作者还研究了胺基作为微波热解过程中的钝化剂在
荧光增强中的作用机制，采用其他胺（二乙胺、三
乙胺和 1,4-丁二胺）作为钝化剂制备了相关 CDs，
测量 PL 光谱并计算相关 QY 和荧光寿命，结果表明，
未表面修饰过的 CDs 的 QY 为 2.2%，荧光寿命为
3.65 ns，其余 4 种经胺分子修饰后的 CDs 的 QY 和
荧光寿命都有一定的提高，说明实验中使用的所有
胺分子都在一定程度上增强了 CDs 的荧光。此后也
有较多学者借鉴了 ZHAI 等 [34] 研究中改变胺基和羧
基物质的量比来制备 CDs [35-36] 。上述结果说明，N
元素以及含氮基团在提高 CDs 的荧光强度中有一定
的作用，胺基和羧基物质的量比也是影响 CDs 合成
的重要因素。2016 年，ZHANG 等 [37] 采用微波法， 图 2 西瓜皮合成水溶性荧光 CDs 示意图 [28] （a）；微波
[41]
[33]
以柠檬酸、三羟甲基氨基甲烷和乙醇胺为前驱体， 法制备 CDs （b）；水热法制备 S 掺杂 CDs （c）
Fig. 2 Schematic diagram of synthesis of water-soluble
分别合成了 N 掺杂 CDs，其荧光发射波长分别在 410 [28]
fluorescent CDs from watermelon peel (a);
和 420 nm 处，QY 最高分别可达 99.3%和 96.3%。 Preparation of CDs by microwave method [33] (b);
水热法具有前驱体范围广、反应更加充分等特 Preparation of S-doped CDs by hydrothermal
(c)
[41]
点，是制备 CDs 最常用的方法。2012 年，LU 等 [38] method
以柚子皮为原料，通过水热法制备了粒径为 2~4 nm 1.2 蓝色荧光 CDs 的合成属性
的 CDs，其在 365 nm 下激发呈 444 nm 蓝色荧光。 对蓝色荧光 CDs 的合成方法及相关性质进行了
2014 年，BARMAN 等 [39] 以柠檬酸为前驱体，分别 比较，如表 1 所示。由表 1 可见，制备出的大部分
以二亚乙基二胺、磷酸、硼酸为 N、P、B 杂原子的 CDs 的荧光发射波长集中在 430~460 nm 范围内，
掺杂剂，经水热法制备出粒径分布相似〔(2±1) nm〕、 QY 大多都在 20%以上，最高可达 99.3%。其中，2012
荧光发射波长均在 452 nm 左右的 3 种 CDs，QY 分 年，DONG 等 [29] 和 ZHAI 等 [34] 已制备出 QY 较高且
别为 64%、70%、39%。2016 年，王子儒等 [40] 以柠 发射波长与三原色中 460 nm 蓝光发射波长一致的
檬酸为碳源、2,2,6,6-四甲基哌啶胺为修饰剂，制备 CDs。由于前驱体与合成方法的不同，所制备 CDs
了在紫外光照射下发射蓝色荧光的 CDs 水溶性粉 的粒径和荧光性质略有区别，但时至今日，蓝色荧
末，其荧光发射波长为 430 nm。2019 年，WANG 光 CDs 的制备手段已较为成熟，多种方法都可制备
等 [41] 首次使用 Na 2 S 为硫源、柠檬酸为碳源，水热 出粒径均匀、高 QY、稳定发射的荧光 CDs。

表 1 蓝色荧光 CDs 的合成方法及相关性质
Table 1 Synthetic method and related properties of blue fluorescent CDs
年份 前驱体 制备方法 尺寸/nm 最佳发射波长/nm QY/% 参考文献
2007 多壁碳纳米管 电化学法 2.8 410 6.4 [8]
2009 酚醛树脂 模板法 1.5~2.5 430 14.7 [15]
2012 橙汁 水热法 2.5 455 26.0 [43]
2012 柠檬酸、1,2-乙二胺 微波法 2.2~3 460 30.2 [34]