圖1 基于碳納米點(diǎn)與硫酸鋇的高效復合材料制備示意圖
近日，中科院曲松楠等人首次研制出硫酸鋇包覆碳納米點(diǎn)的超穩定、強熒光復合材料，該工作利用靜電誘導自組裝過(guò)程，通過(guò)碳納米點(diǎn)表面電荷逐步靜電吸附離子并原位形成無(wú)機包覆層，實(shí)現具有超高穩定性、強發(fā)光的碳納米點(diǎn)復合材料，在開(kāi)發(fā)基于碳納米點(diǎn)的光電器件領(lǐng)域具有重要的應用前景。
圖2 基于碳納米點(diǎn)與硫酸鋇的高效復合材料的（a）室光及（b）紫外光下照片（c）復合材料的發(fā)光光譜（d-f）在不同激發(fā)波長(cháng)下，熒光顯微鏡照片
發(fā)光碳納米點(diǎn)是近十年發(fā)展起來(lái)的一類(lèi)重要發(fā)光材料。大量研究表明其具有良好的光穩定性、優(yōu)異的發(fā)光性質(zhì)、低廉的制備成本、良好的生物相容性等優(yōu)勢，引起國際上的廣泛關(guān)注，其在生物成像、傳感、催化、激光、光電器件及照明等領(lǐng)域具有潛在的應用。然而，碳納米點(diǎn)在白光照明中的應用進(jìn)展緩慢，主要問(wèn)題是碳納米點(diǎn)在固態(tài)時(shí)存在嚴重的聚集引起熒光淬滅問(wèn)題，不能在固態(tài)照明器件中應用。
圖3 （a）單純碳納米點(diǎn)的熱失重曲線(xiàn)（b）復合材料的熒光強度隨溫度變化曲線(xiàn)（c）復合材料在不同溫度下的熒光顯微鏡照片（d）熒光色素鈉在不同溫度下的熒光顯微鏡照片
針對這一難題，中科院采取碳納米點(diǎn)表面逐步靜電吸附離子并原位形成無(wú)機包覆層的解決方案。利用碳納米點(diǎn)表面電荷逐步靜電吸附鋇離子以及硫酸根離子，最終原位形成硫酸鋇包覆碳納米點(diǎn)的強熒光復合材料（熒光量子效率27%）。該復合材料能夠在經(jīng)過(guò)300°C處理后保持90%以上的熒光性質(zhì)，并且在強酸、強堿及有機溶劑中保持穩定?；谶@種優(yōu)良的穩定性以及強熒光性質(zhì)，該復合材料可以作為顏色轉換層應用于發(fā)光二極管照明光源（LEDs）中，通過(guò)調節復合材料的比例可以實(shí)現不同色溫的白光LEDs。
圖4 基于碳納米點(diǎn)與硫酸鋇高效復合材料的發(fā)光LEDs照
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