Page 31 - 《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 ·1531·

表 3 红色荧光 CDs 的合成方法及相关性质
Table 3 Synthetic method and related properties of red 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
2013 碳水化合物、聚乙二醇二胺、浓磷酸 炭化法 4~10 600 7 [85]
2015 对苯二胺、乙醇 溶剂热法 6~10 604 20.6 [66]
2016 对苯二胺、乙醇/水 微波法 2.2~6.5 615 15 [64]
2017 1,3-二羟基萘、KIO 4 溶剂热法 5 628 53 [68]
2018 柠檬酸、尿素 溶剂热法 2.5 620 47 [86]
2018 柠檬酸、乙二胺 微波法 4.05 600 15 [65]
2018 L-谷氨酸、邻苯二胺 溶剂热法 1.8~7.6 715 43 [87]
2019 三聚氰胺、二硫代水杨酸/乙酸 溶剂热法 6.5 620 6 [88]
2020 三(4-氨基苯基)胺 溶剂热法 4.54 615 84 [89]
2021 间苯三酚、硼酸 固态反应 2.4 620 18.2 [90]
2021 三叶草、NaOH 微波-溶剂热法 2.8 654 18.2 [69]

备出指定波长的荧光 CDs 仍存在很大难度。如果能
4 CDs 呈色特性研究 通过调整工艺条件，制备出与色光三原色相一致的
荧光三基色 CDs，便能通过加色法原理获得所需的
4.1 三基色荧光呈色特点
各种荧光色，从而达到荧光色可调控的目的，对于
物质的颜色分为色光色和色料色两类（图 5），
其功能性应用具有重要意义。采用同种方法制备
将青（C）、品红（M）、黄（Y）三原色色料按一定
CDs 时，通过调整前驱体的种类和浓度 [66-67,93] 、改
比例混合后可得到各色颜料，具有越混越暗的特点， [75]
故称之为减色法混合 [91] 。色料混合后，吸收的光增 变反应溶剂的种类 、调节反应温度等，获得的 CDs
可以呈现多种荧光色。能够合成蓝色和绿色荧光
加，体现颜色的反射光或透射光减少，从而导致色
CDs 的前驱体种类较多，如糖类（葡萄糖、蔗糖、
料混合后呈现的颜色明度逐渐降低，绘画、摄影、
淀粉、壳聚糖等）、果蔬材料和有机酸等在一定的反
印刷等均属于减色法成像。三原色色光是指具有固
应条件下，都可合成性质稳定的荧光 CDs。2019 年，
定波长组合的红光（R）、绿光（G）、蓝光（B）。3
YANG 等 [88] 分别用乙酸、甲酸、丙酸和饱和草酸水
种色光相互独立，按照一定比例混合可以得到任何
可见色光 [92] 。色光三原色混合的实质是能量叠加， 溶液进行对比实验，仅有乙酸可制备出发射红色荧
光的 CDs，乙酸作为前驱体在 CDs 制备中具有重要
色光越加越亮，故称之为加色法混合，电脑、电视
作用。尿素作为一种 N 质量分数高达 46%且无毒易
及手机屏幕等都属于加色法成像的光学设备。与色
得的有机物，相较于易燃物乙二胺（N 质量分数
料减色法原理不同，CDs 荧光显色与合成遵循色光
46.6%）和不溶于水的三聚氰胺（N 质量分数 66%），
加色法原理。如果能制备出在同一激发条件下发射
是 CDs 合成中常用的前驱体。柠檬酸作为常用的有
波长分别为 460、550 和 630 nm 的蓝、绿、红三基
机酸，用含有氨基或其他杂原子的前驱体与之掺杂
色荧光 CDs，便可依据色光混合原理得到所需高强
后，不仅能制备出蓝、绿、红单色稳定发光的 CDs，
度荧光色，与图 5b 的呈色效果一致。
还能通过调整反应溶剂的种类和反应温度，制备出
系列荧光色的 CDs [70,86,94] 。
4.2.1 前驱体种类与浓度的影响
2015 年，JIANG 等 [66] 将等量的间苯二胺、邻苯
二胺和对苯二胺与相同的乙醇混合，在同等温度与
时间条件下，首次制备了蓝、绿、红三色荧光 CDs，
最佳发射波长分别为 435、535 和 604 nm。同年，
[57]
图 5 色料减色法原理（a）；色光加色法原理（b） LIU 等 将葡萄糖胺与焦磷酸盐混合，用水热法在
Fig. 5 Color subtractive method (a); Shade additive method 180 ℃下加热 10 h，焦磷酸盐的浓度从 2.5 mmol/L
(b)
增加到 62.5 mmol/L 时，CDs 的荧光发射波长发生
4.2 CDs 荧光呈色的影响因素 了从 480 nm 到 500 nm 的红移，同时，随着焦磷酸
制备 CDs 的方法多样，已有研究表明，各种方 盐浓度的增加，CDs 的尺寸也有所增加，有可能是
法都有可能制备出各色荧光的 CDs，但如何才能制 造成荧光色红移的潜在因素。2018 年，LIN 等 [67]