导读:本文包含了固态发光论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:碳纳米点,固态发光,发光二极管,可见光通信
固态发光论文文献综述
刘恩山[1]（2019）在《高效固态发光碳纳米点的合成、表征及其应用》一文中研究指出发光碳纳米点是近几年发展起来的新型碳基纳米发光材料。作为碳材料家族中的新型材料,碳纳米点于2004年首次被科学家发现。虽然碳点具有优异的光学性能,但是在聚集状态下,碳点通常会发生聚集诱导的荧光淬灭。这意味着在溶液或分散状态下,碳点可以有很强的荧光发射,但在固体或聚集状态下会发生强烈的荧光淬灭,这个问题极大限制了碳点在固态发光器件中的实际应用。本文采用一步水热法合成了一种克服聚集诱导淬灭效应的固态发光碳点。在450纳米激发光下,该固态发光碳点可以发出明亮的绿色荧光,荧光量子产率为26%,而且荧光寿命极短,仅为4 ns。利用该固态发光碳点作为光转换层,我们成功构建了白光发光二极管(LED),并实现了调制带宽高达55 MHz、数据传输速率为181 Mbps的可见光通信系统。针对大多数碳纳米点在固态下发生聚集诱导的荧光淬灭问题,本论文成功研究出一种新型固态发光碳纳米点的制备方法并将这种固态发光碳纳米点应用于照明和可见光通信,具体工作以下:1.通过一步水热法合成了一种克服聚集诱导淬灭效应的固态发光碳点;2.使用仪器设备对制备的碳点的结构和性质进行了表征;3.根据碳点的结构和性质,我们尝试对碳点的固态发光机理进行解释;4.利用该碳点荧光粉作为光转换层,成功构建了发光性能优良的白光二极管;5.利用该碳点荧光粉作为光转换层,成功实现了一种调制带宽高达55 MHz、数据传输速率为181 Mbps的可见光通信系统。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)》期刊2019-06-01）
王亚玲[2]（2019）在《固态发光掺杂碳点的构筑及其在光电器件中的应用》一文中研究指出当前,能源和环境问题已成为制约人类社会可持续发展最关键的因素之一,降低能耗和开发新能源已成为世界各国普遍关注的焦点。近年来,具有体积小、能耗低、亮度高、寿命长、可靠性高等优点的发光二极管(Light-Emitting Diodes,LEDs)和具有低成本、质轻、柔性和可大面积制备等优点的有机太阳能电池(Organic Solar Cells,OSCs)受到了科研界和产业界的广泛关注。而碳点(Carbon Dots,CDs)作为一种粒径小于10 nm,且表面富含多种官能团的新型纳米颗粒,因其独特的光电特性、优异的光热稳定性、低成本和无毒等优点受到了研究者们的青睐。针对LEDs用CDs固态易发生荧光猝灭和LEDs器件发光颜色单一,以及OSCs用CDs制备方法严苛和OSCs器件存在光浴效应等问题,本论文旨在构筑多色LEDs用固态发光的CDs荧光粉及免光浴OSCs用制备简单、性能优良的CDs修饰材料。通过杂原子掺杂法,采用微波法或水(溶剂)热法,分别以富氧且可与氨基反应的柠檬酸(Citric Acid,CA)、L-抗坏血酸(Ascorbic Acid,AA)和叁羟甲基丙烷基五元环状碳酸酯(Trimethylolpropane-Based Five-Membered Cyclic Carbonates,TBCC)为碳源,不同氨基活性的乙二胺(Ethanediamine,EDA)、L-半胱氨酸(L-cysteine,L-cys)和过硫酸铵(Ammonium Persulphate,APS)为掺杂剂,通过优化CDs的反应条件(原料摩尔配比、反应时间和反应温度),考察CDs的微观形貌、化学结构、光电特性及稳定性,实现CDs的固态发光及在多色LEDs和免光浴OSCs器件中的应用。主要工作包括以下四部分内容:(1)为获得LEDs用高荧光量子产率(Quantum Yield,QY)且固态发光的CDs荧光粉,以CA为碳源,EDA为氮源,去离子水为溶剂,采用一步微波法快速合成了QY高达75.96%的氮掺杂碳点(Nitrogen-doped Carbon Dots,N-CDs)。通过叁因素叁水平正交实验探讨了原料摩尔配比、反应时间和反应温度对N-CDs的荧光性能影响,并对最佳反应参数下所得N-CDs的微观形貌、化学结构、光学特性和稳定性进行表征。将N-CDs与硅胶混合来制备N-CDs/硅胶复合材料,利用硅胶中聚合物链的空间位阻效应,增加相邻N-CDs间的距离,进而实现N-CDs的固态发光。将N-CDs/硅胶复合材料作为荧光粉,并结合UV-LED芯片制备了色坐标为(0.42,0.40)、相关色温为3416 K的黄光LEDs器件。(2)为获得高效低成本的白光LEDs器件,并且寻找一种操作简便的分散介质来避免其固态荧光猝灭,以CA为碳源,L-cys为添加剂,去离子水为溶剂,采用一步水热法合成了QY高达67.41%的氮硫共掺杂碳点(Nitrogen and Sulfur Co-doped Carbon Dots,N,S-CDs)。探讨了原料摩尔配比和反应温度对其荧光性能的影响,并对最佳反应参数下所得N,S-CDs的微观形貌、化学结构、光学特性进行表征。将N,S-CDs与聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol,PVA)共混来制备N,S-CDs/PVA荧光膜,由于PVA中含有大量的羟基和一定长度的聚合物链,这将使得固态N,S-CDs得到有效分散,同时增加相邻N,S-CDs颗粒之间的距离,最终实现了固态发光。此外,还使得最佳发射峰红移、拓宽发射光谱以及大大增加红绿蓝光总比重(从31.60%增加到61.30%)。将其作为荧光粉并结合UV-LED芯片制备了色坐标为(0.40,0.38)、相关色温为3980 K、亮度为3629 cd m~(-2)的暖白光LEDs器件。(3)为获得直接固态发光的CDs,并将其用于制备高效低成本的多色LEDs器件,以TBCC为碳源,EDA为添加剂,乙醇为溶剂,采用一步溶剂热法合成了固态发光N-CDs。考察了不同温度所得产物的形貌、结构和光学特性,提出TBCC和EDA先经过加聚、交联形成聚合物,然后再发生脱水、碳化形成表面带有氨基甲酸酯聚合物链的N-CDs。由于该聚合物链的空间位阻效应和自身的发光特性,实现了N-CDs的直接固态发光。通过对比溶液和固态N-CDs的光学特性,发现固态发光N-CDs还可以使得PL光谱中的最佳发射峰红移,拓宽发射光谱以及大大增加红绿蓝光总比重。将其作为荧光粉,通过改变芯片的发射波长,获得白光、黄光、橘黄和红光LEDs器件;在420 nm蓝光芯片激发下,通过增加固态发光N-CDs含量,实现了LEDs器件发光颜色从白光逐渐往黄光区域移动。因此,开发了一种通过调控芯片发射波长和固态发光N-CDs含量来制备多色LEDs的新策略,推进了碳纳米材料在高效、低成本及多色LEDs领域的应用进程。(4)为解决OSCs器件由于界面功函不匹配而导致的光浴效应,以及OSCs用CDs的制备方法严苛等问题,以AA为碳源,APS为添加剂,去离子水为溶剂,采用一步水热法合成了N,S-CDs,并考察其微观形貌、化学结构、光学特性和稳定性。将该结晶性好且表面含有大量极性官能团的N,S-CDs作为OSCs中ZnO电子传输层的表面修饰剂,有效降低了ZnO薄膜的功函、表面粗糙度和表面能,并通过配位作用钝化ZnO的表面缺陷,消除了OSCs器件中的光浴效应并最终提高了器件性能,获得光电转换效率为9.31%的PTB7-Th:PC_(71)BM基倒置OSCs器件,开辟了碳纳米材料在光伏领域的新应用。(本文来源于《太原理工大学》期刊2019-05-01）
刘逸为,杨灿,吴胜利[3]（2018）在《衬底表面微结构对HfO_2薄膜固态发光器件性能的影响》一文中研究指出基于高k介质薄膜的固态发光器件是一种简单的金属-氧化物-半导体(MOS)结构的发光器件,不同于传统发光二极管(LED),该器件能够独立产生宽光谱白光。器件发光源自HfO_2中在外电场作用下形成的导电灯丝,提升器件发光最直接的方法就是增加导电灯丝的数量。本文通过改变器件硅衬底表面形貌,探究了衬底表面微结构对器件发光效率的影响。研究结果表明,衬底表面微结构可以减小器件的工作电压,增加器件中导电灯丝的数量,提高了发光强度,有利于提高器件的发光效率。(本文来源于《中国电子学会真空电子学分会第二十一届学术年会论文集》期刊2018-08-23）
李玉森,李满荣,张思梦,陈龙[4]（2018）在《固态发光多孔有机聚合物的研究进展》一文中研究指出多孔有机聚合物(Porous organic polymers,POPs)是一类新型的多孔高分子材料,通常具有骨架密度低、比表面积大、稳定性好等特性;在气体存储与分离、非均相催化、生物/化学传感等诸多方面有着巨大的应用前景。POPs材料一般具有较大的π共轭体系,将一些发色团引入聚合物骨架之中可以得到不同发光性质的多孔材料。POPs材料兼具多孔性和发光性质,在能量转换、金属离子及爆炸物检测等方面有着广泛的应用。本文通过对固态发光POPs的构筑策略以及相关应用进行概述总结,阐述了该类材料的发展和前景。(本文来源于《高分子通报》期刊2018年06期）
刘洪珍[5]（2018）在《固态发光碳点的制备及应用研究》一文中研究指出人类文明演化的进程中,一直伴随着对碳材料的新的开发和应用。新型碳材料主要以富勒烯、碳纳米管、石墨烯的形式存在,被用在通讯、太空探索、生物、医药等领域。碳材料多元化的性能,一直是科研工作者的研究热点。作为碳材料家族中的新生势力,碳纳米点,一类尺寸小于10 nm的新型碳纳米材料,于2004年一经发现,便引发了世界各地科研工作者的极大关注。碳点在合成上具有碳源丰富、价格低廉、制备过程简单、合成方法多样等特点。在性质上具有良好的水溶性、低毒性、很好的生物相容性、发光光谱范围广且可调谐等特性。基于碳点的应用涉及到诸多领域,例如离子检测、细胞标示、药物运载、发光二极管、太阳能电池等。从碳点被发现的伊始到现在,关于碳点的研究已经取得了一定的进展,但仍存在一些问题亟待解决,比如:碳点发光机理的不明朗、碳点在固态发光上的研究与应用等。本论文针对现阶段碳点研究中存在的一些问题,基于碳点的发光机理、固态发光与激射现象开展以下工作:1.采用水热法制备蓝色发光的碳点。浓度较高时,发光行为表现为激发波长依赖,随着碳点浓度的降低,最大发光峰从480 nm移动到443 nm。碳点在浓度较低时其发光峰表现为不常见的激发波长不依赖特性。我们认为两种不同的发光机制分别引起了以上发光行为:浓度较高时,多个碳点形成纳米簇,纳米簇的高极性引发了激发波长依赖并且使发光峰位于长波长;浓度较低时,碳点的本征发光起主要作用,因此碳点的激发波长依赖特性消失,并且此时的发光峰位于短波长。2.通过微波法制备碳点,在紫外灯照射下,该碳点水溶液可以发出绿色荧光。将碳点通过“液体-液体协助扩散”法嵌入到氯化钠晶体中,得到碳点氯化钠复合晶体。用紫外灯照射时,复合晶体仍旧发出绿色荧光,实现了基于碳点的固态荧光。3.通过微波法制备出具有绿色荧光的碳点,与氯化钠晶体复合制备成复合晶体,用波长为365 nm的紫外灯激发,稍后撤去光源,肉眼可见绿色余晖,得到基于碳点的室温磷光,通过测试,磷光寿命为314 ms,碳点表面的C=O基团引起了该磷光发光,氯化钠晶体起固化和隔绝氧气的作用,进一步促进了磷光发光。4.在碳点和氯化钠复合晶体中观察到光学增益和激射现象。当泵浦能量较低时,可以观察到弱的自发辐射放大,随着泵浦能量的提高,可以看到激射现象的出现。激发阈值为0.08 mW,相应的品质(Q)因子为447,氯化钠微晶作为耳语回廊谐振腔用来形成激光。这为激光材料的实现提供了新的途径。5.采用高温热解法制备出具有蓝色发光的碳点,将碳点与滤纸复合制备成基于碳点的试纸,该试纸具有磷光发光。由于试纸磷光强度对温度和卤素离子敏感,可以用该试纸测试不同的温度和鉴别叁种不同的卤素离子(Cl~-,Br~-,I~-)。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)》期刊2018-06-01）
胡怡洁[6]（2018）在《基于凝血酶和汞检测的固态电化学发光传感器的研制》一文中研究指出电化学发光(Electrochemiluminescence,ECL)兼具电化学和化学发光的优点,具有背景信号低、选择性高、仪器简单、操作快速等特点。固态电化学发光传感器由于减少了昂贵发光试剂的消耗、分析成本低、污染少,近年来已成为分析工作者关注的焦点。但目前的电化学发光传感器存在使用寿命短,灵敏度不够高等问题。因此本论文通过使用性能优良的纳米材料,如β-环糊精-纳米钯复合物,还原氧化石墨烯-纳米金复合物等,构制高灵敏、低成本的固态电化学发光传感器;同时利用核酸适配体对目标物的高特异性识别、分子灯塔构型的转换特性,实现了凝血酶和汞离子的高效定量检测。具体研究内容包括:1.基于结构转换的ECL猝灭机制,构建了用于凝血酶检测的固态ECL适体传感器。首先在玻碳电极上固定单链DNA捕获探针(ss-DNA),ss-DNA探针的碱基序列由两部分组成:一部分序列能和联吡啶钌标记的DNA1(Ru-DNA1)序列互补形成DNA双链;另一部分序列能和二茂铁标记的核酸适配体(Fc-DNA2)互补。当检测体系中存在凝血酶时,由于适配体-凝血酶的高度特异性结合,导致二茂铁远离电极表面,二茂铁的猝灭作用降低,联吡啶钌的ECL信号回升。在优化的实验条件下,ECL强度与2.0×10~(-10)~7.0×10~(-8) mol/L的凝血酶有良好的线性关系,检测限为3.0×10~(-11) mol/L(S/N=3)。2.使用联吡啶钌(Ru(bpy)_3~(2+))/β-环糊精-纳米钯(β-CY-PdNPs)/明胶(Gel)复合物和二茂铁标记的DNA探针(Fer-DNA)构建了固态ECL传感器用于Hg~(2+)检测。该传感器包含ECL发光基底层和ECL强度开关两部分。将Ru(bpy)_3~(2+)/β-CD-PdNPs/Gel复合物组装在GCE上构成ECL发光基底,产生稳定的ECL信号;Fer-DNA探针作为ECL信号开关,通过分子识别策略设计,利用β-CY与二茂铁的主客体相互作用与β-CY-PdNPs相连。检测体系中没有Hg~(2+)时,Fer-DNA探针保持其原有结构并导致Ru(bpy)_3~(2+)的ECL信号猝灭。当Hg~(2+)存在时,特定的T-Hg~(2+)-T相互作用引起Fer-DNA构象变化,Fer的猝灭作用降低,Ru(bpy)_3~(2+)的ECL信号恢复。ECL传感器在3.0×10~(-12)~6.0×10~(-7) g/mL范围内对Hg~(2+)具有良好的线性响应,检测限为1.5×10~(-12) g/mL(S/N=3)。3.基于还原氧化石墨烯-纳米金(RGO-AuNPs)复合物对硫化镉量子点(CdS QDs)电化学发光信号的增强效应,构建了用于Hg~(2+)检测的增强型ECL传感界面。在碱性环境下,通过对石墨烯氧化物(GO)和HAuCl_4溶液进行热处理来制备还原氧化石墨烯-纳米金(RGO-AuNPs)复合物,制备的RGO-AuNPs复合材料分散在Gel中,制备RGO-AuNPs/Gel/GCE修饰电极。然后在1-吡啶酸N-羟基琥珀酰亚胺酯存在下将一端用氨基修饰的双链DNA固定在RGO-AuNPs/GCE表面上,双链DNA的另一端由生物素标记,通过生物素-亲和素的相互作用,将亲和素修饰的CdS QDs连接到双链DNA上。RGO-AuNPs纳米复合材料优异的电导率特性和双链DNA与T-Hg~(2+)-T复合物之间的高电子传输效率,促进了高强度电子转移界面的产生,提高了生物传感器的灵敏度。在检测溶液中加入Hg~(2+)后,增加的ECL信号与Hg~(2+)浓度呈良好的相关性。该传感器对Hg~(2+)的线性检测范围为5.0×10~(-13)~1.0×10~(-9) mol/L,检测限为2.0×10~(-13) mol/L(S/N=3)。该ECL传感器用于湖水中的Hg~(2+)检测,效果令人满意。(本文来源于《河南工业大学》期刊2018-05-01）
郑静霞[7]（2017）在《白光LED用固态发光碳点的快速制备及发光性能研究》一文中研究指出白光发光二极管(Light-emitting diode,LED),由于具有发光效率高、体积小、寿命长、能耗低、节能环保等优点,已经成为最具有发展潜力的固态照明器件。与传统的稀土基荧光粉和半导体量子点荧光材料相比而言,碳点(Carbon dots,CDs)具有优异的深紫外区域强吸收宽发射特性、光电转换能力强、电子迁移率高、溶液可加工性、低毒性、荧光稳定性高等特性,作为新一代荧光材料在LED照明和显示领域崭露头角。针对目前CDs荧光材料存在的发射波长单一、荧光量子产率(Quantum yield,QY)低和因团聚引起的固态猝灭等问题,本论文旨在采用不同结构的原料,寻求简单快速的制备方法,通过调控合成反应条件,实现高QY和固态发光的多色CDs的可控制备。分别选择邻苯二胺、淀粉、柠檬酸为碳源,通过优化CDs的制备工艺和分析CDs的微观形貌、表面结构及其光学性能,实现CDs荧光材料的固态发光及在白光LED器件中的应用。主要研究内容及结果如下:(1)鉴于目前商业化白光LED用黄光荧光粉多含有不可再生的稀土材料或有毒的重金属元素,亟需探索一种廉价高效环保的蓝光芯片激发黄光荧光粉,因此,作者以邻苯二胺为碳源,尿素为氮源,采用一步微波辅助水热法合成了黄光CDs(Yellow fluorescent CDs,Y-CDs)。讨论了反应温度和反应时间对Y-CDs光学性能的影响,得出本实验范围内的最优反应参数:反应温度为140℃,反应时间为10 min。合成的Y-CDs呈球形,平均粒径为2.42±0.27 nm,具有良好的水溶性,QY为4.23%,平均荧光寿命为1.42±0.05 ns。提出邻苯二胺是碳核形成的主要来源,其含有共轭效应的苯环和具有给电子能力的NH_2基团,增加了电子云的密度,使得合成窄带隙的Y-CDs,从而实现Y-CDs的长波长发射;尿素作为氮掺杂剂有效地提高了Y-CDs的QY。合成的Y-CDs具有激发波长独立性、良好的热稳定性和一定的耐酸碱性。选择聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)作为分散基质和封装材料,实现Y-CDs固态发光的同时,将此单一基质黄色荧光粉Y-CDs结合蓝光芯片(λ_(em)=420 nm)制备得到的白光LED器件发冷白光,色坐标为(0.30,0.30),相关色温(Correlated color temperature,CCT)为7915 K。(2)为得到高效、低成本的紫外激发白光LED,提出以环保易得的生物质原料——淀粉为碳源,采用一步微波辅助水热法合成了蓝光CDs。讨论了反应时间、反应温度和淀粉溶液浓度对CDs荧光性能的影响,得出最优反应参数:反应时间30 min,反应温度220℃,淀粉溶液浓度1.0 mg/mL。合成的CDs呈球形,平均粒径为3.0 nm,QY为2.46%,发射波长为433 nm(λ_(ex)=360 nm)。通过引入含有氮原子的乙二胺调控CDs表面化学结构,将CDs的QY提高了近一倍。氮掺杂的CDs(Nitrogen-doped CDs,N-CDs)呈类球形,平均粒径为4.5 nm,发射波长为460 nm(λ_(ex)=360 nm),其粉末在紫外灯下发出蓝绿色荧光。CDs和N-CDs都具有激发波长依赖性、良好的热稳定性和pH稳定性,但是通过掺入氮原子,N-CDs比CDs具有更大的红绿蓝光谱比重和更长的荧光寿命。选择淀粉为分散基质实现了CDs的固态发光,随后将CDs/淀粉复合材料和N-CDs作为荧光粉、PVA作为封装剂,分别与紫外芯片(λ_(em)=365 nm)结合制备得到淀粉基CDs白光LED,器件分别发出明亮的黄白光和白光,色坐标分别为(0.38,0.45)和(0.33,0.35),CCT分别为4329 K和5437 K。(3)为了解决CDs的聚集诱导猝灭(Aggregation-caused quenching,ACQ)效应以获得白光LED用固态发光CDs,以柠檬酸为碳源,硅烷偶联剂N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基叁甲氧基硅烷(N-(β-aminoethyl)-γ-aminopropyl trimethoxysilane,KH-792)为位阻链,采用一步微波辅助水热法合成了QY为25.6%、红绿蓝光谱组分为64.9%的硅烷化CDs(Organosilane-functionalized CDs,Si-CDs)。讨论了反应物比例(柠檬酸与KH-792的摩尔比)和反应温度对Si-CDs的荧光性能和红绿蓝光谱组分的影响,得到最优反应参数:反应物的摩尔比为1:5,反应温度为180℃。合成的Si-CDs呈类球状,平均粒径为5?7 nm,为无定形结构,具有良好的水溶性。Si-CDs溶液在紫外灯下发出蓝白色光,具有激发波长独立的性质,平均荧光寿命为14.02±0.05 ns。Si-CDs在固态下发出明亮的蓝色荧光,固态QY高达65.8%,是其溶液QY的2.5倍,这是因为KH-792长链具有较强的空间位阻效应,使得合成的Si-CDs之间可以相互支撑,保持合适的距离减弱了团聚的作用,从而减弱了π-π直接相互作用导致的荧光猝灭并获得固态发光。同时,Si-CDs具有可直接成膜的性质、良好的热稳定性和紫外抗性,可将其应用在荧光薄膜、背光源和LED器件领域。Si-CDs荧光粉与紫外芯片结合制备的LED白光器件发冷白光,色坐标为(0.32,0.36),CCT为6071 K。综上所述,具有共轭结构的原料有利于合成发射长波长荧光的CDs,氮原子的引入和有机硅烷官能团的修饰有利于提高CDs的QY,并且KH-792长链较强的空间位阻效应可避免固态CDs发生ACQ效应。因此,通过采用不同结构的原料,并调控合成反应条件,达到了制备高QY的多色固态发光CDs的目的。(本文来源于《太原理工大学》期刊2017-12-01）
刘红文[8]（2017）在《近红外激发和固态发光荧光探针的设计、合成及应用研究》一文中研究指出随着荧光成像技术的不断发展,具有灵敏度高、选择性好、响应快速并可实现实时、原位检测等优点的荧光探针在食品安全、环境监测、生物成像、疾病诊断等领域的研究取得了显着成就,展现了巨大的应用潜力。利用分子荧光探针监测生命活动事件,对深入了解相关生理和病理过程、疾病诊断和治疗具有十分重要的意义。虽然传统荧光分子探针技术得到了很大地发展和改善,其在生化分析领域也得到了广泛地应用,但是传统荧光分子探针存在耐光漂白能力差、生物背景荧光较大、组织穿透深度低以及不能原位成像等缺点,这些在很大程度上限制了荧光探针在生物体内的应用。为了更好地满足生物分析实际应用的需求,设计和开发性质优良的荧光探针仍然是当前研究的热点。实时监控细胞、活体内生物分子的浓度变化和分布情况对于研究其生理和病理功能、鉴定疾病生物标志物以及疾病的早期诊断具有非常重要的意义。基于荧光探针的荧光成像技术因具有灵敏度高、能够实现时空分辨成像、对活细胞和组织损伤小等优点,已成为监测疾病生物标志物强有力的工具。双光子荧光共聚焦成像以低能量的近红外光作为激发光源,具有更好地叁维空间定位能力,更深的组织穿透能力,可降低光漂白和光损伤等优点,近年来得到了越来越多的关注。近红外荧光探针在活体成像中具有不可替代的优势,一直是研究的热点。然而大多数的荧光探针不能够实现目标物的原位成像,且荧光分子容易扩散导致荧光信号衰减较快,固态发光类荧光探针为解决这些问题提供了新的思路。本论文以长波长激发技术能够消除生物背景干扰、固态发光探针能够提高细胞内自定位能力为出发点,结合双光子荧光成像技术、近红外荧光成像及固态发光荧光染料的优势,构建了一系列新型灵敏度高、选择性好的分子荧光探针,并成功将其应用于与生命活动密切相关的小分子、酶等目标物的检测和生物成像研究。基于分子荧光探针的设计策略,构建了一个诊疗分子前药,用于肿瘤的化学/光动力学联合治疗。具体内容如下:(1)设计并合成了增强型双光子荧光探针用于检测光动力学治疗过程中产生的单线态氧。在第二章中,我们将线粒体靶向基团叁苯基膦盐修饰在一种具有D-π-A结构的萘酐衍生物双光子荧光团上,并与单线态氧的捕捉基团9-甲基蒽连接起来,得到一个能够靶向线粒体的双光子单线态氧探针MNAH。9-甲基蒽对荧光团有着PET荧光猝灭机制,单线态氧和9-甲基蒽的特异性反应能够破坏后者的结构,成功的禁阻了 PET过程,实现了对单线态氧荧光增强型检测。探针MNAH对单线态氧响应快速,具有很好的选择性及线粒体定位能力。MNAH成功用于细胞和组织光动力学治疗过程中单线态氧的成像检测。(2)传统的双光子荧光染料的发射波长较短(<500 nm),这个波段的光不利于穿透组织,这限制了双光子荧光探针在深层组织中的成像研究。在第叁章中,我们设计合成了红光发射的双光子荧光探针平台NpRb。我们将D-π-A结构的萘衍生物双光子荧光团与具有红光发射的BODIPY衍生物通过共轭键链接起来,得到了具有大的双光子活性吸收截面、双光子近红外激发、红光发射的荧光探针平台。这种设计方法拓宽了双光子染料的种类,解决了传统双光子染料发射波长短的问题。以苯硫酚作为模型构建了荧光探针NpRb1,该探针表现了非常高的双光子荧光能量转移效率,实现了苯硫酚化合物的高灵敏、高选择性地检测,将其用于组织成像,得到了较深的组织穿透深度(90-220μ m)。(3)近红外荧光探针具有降低生物组织自发荧光、提高组织穿透深度等优点。在第四章中,我们设计合成了一个具有近红外激发近红外发射的荧光探针NALP,用于ALP活性检测。ALP是一种水解酶,催化水解蛋白质、非蛋白质底物的去磷酸基团过程。在很多组织器官中有表达,如肝、骨、肾。在一些疾病中ALP的活性会升高,因此在临床上,其已经被用于疾病诊断。在探针NALP中,磷酸酯基团保护了荧光团的羟基抑制了探针的荧光,ALP特异性水解探针的磷酸酯基团,增强了探针的分子内电荷转移,实现了荧光增强。该探针对ALP具有很好的选择性和高灵敏度。在pH 8.0的缓冲溶液中,荧光增强57倍,对ALP的线性响应范围为1 U/L-30U/L,检测下限可达0.28U/L(3σ/slope)。更重要的是,我们将NALP用于细胞、肿瘤组织及活体肿瘤内的ALP的成像研究,取得了令人满意的结果,表明了该探针在生物体系中的实际应用价值。(4)精准医疗是目前的研究热点。亚细胞靶向肿瘤治疗和原位监测治疗效果是非常有意义的研究。PDT被认为是一种比较安全的微创治疗。基于分子探针设计策略,我们设计合成了一个线粒体靶向的化学/光动力学联合治疗小分子前药。我们开发了一个能够被H2O_2激活的近红外光敏剂NPS-H2O_2,进一步将其与5'-脱氧-5-氟尿苷(5'-DFUR)结合起来,得到一个联合光敏剂和化疗药物的小分子前药PNPS。PNPS能够很好靶向线粒体,并被肿瘤细胞过表达的H2O_2激活,释放近红外光敏剂和5'-DFUR,进而有效的杀死肿瘤细胞。PNPS是一个多功能线粒体靶向的分子诊疗药物,实现了肿瘤细胞成像,治疗,原位监测治疗效果等多重功能,突出了分子探针设计的重要性。(5)基于固态发光染料的优点,在第六章我们设计合成了一个新型的基于激发态分子内质子转移的固态发光染料HTPQ,并且基于它设计了一个肿瘤标志物—碱性磷酸酶(ALP)的探针HTPQA。固态发光染料,如四苯乙烯、HPQ,用于探针的设计已经被大量报道。然而,四苯乙烯或者HPQ的最大激发波长都在350 nm,这不利于这类探针在生物成像检测中的应用。因此,我们开发了一种新型固态发光染料,它的最大激发和发射波长分别在410 nm和550 nm,其荧光和疏水性质都可以通过保护其羟基来调控。HTPQA在水溶液里面没有荧光,当ALP剪切掉磷酸酯基团后,释放了强疏水的HTPQ,进而聚集,荧光显着的增强。细胞成像表明,HTPQA具有自定位原位成像的能力。同时,基于4-甲基-7-羟基香豆素的对比探针则在细胞内快速扩散,也无自定位原位成像能力。因此探针HTPQA克服了传统水溶性染料易扩散信号易衰减的缺点,展现了原位成像的能力。同时,我们将HTPQA用于骨肉瘤细胞和骨肉瘤切片中ALP活性的检测,成功的证明了不同骨肉瘤中的ALP活性不同,突显了探针在骨肉瘤诊断中的应用潜力。(本文来源于《湖南大学》期刊2017-05-01）
许凡[9]（2017）在《芴及芴酮类化合物聚集诱导发光及固态荧光转换性质研究》一文中研究指出近年来,有机荧光材料在光化学研究领域和光电子设备领域引起了广泛的关注,特别是具有刺激响应的荧光材料。由于很多应用于实际的有机荧光材料都是以固态或薄膜状态存在,因此化合物在聚集态就需要具有较高的荧光量子产率。但是,一般的有机发光化合物在稀溶液具有较高的荧光效率,一旦形成聚集态荧光就会急剧减弱甚至直接淬灭,这就是所谓的“聚集诱导猝灭现象(ACQ)”。很多科研工作者最初使用一些方法使其在聚集态不再猝灭,但最终的结果都不是很理想。直到发现聚集诱导发光(AIE)现象,才给固态荧光材料的设计和合成提供了新的思路。近些年发展起来的刺激响应型有机固体荧光智能材料在信息存贮、防伪、安全墨水等领域展示出非常大的潜在用途。本课题组前期研究显示,芴酮类分子在AIE和刺激响应的荧光转换方面展现出优良的性能。本论文在前期研究基础之上,对芴酮单元进行结构改进与扩展,设计合成了一系列新型的AIE分子和刺激响应的固体荧光转换分子,并着重研究了它们的AIE机理及其结构与性能之间的关系,取得了如下创新性的成果:1.设计合成了四种芳基取代的芴酮化合物,分别为DPF、PDOF、DDOF和NDOF,这些化合物具有典型的AIE性质,并且具有较高的荧光量子产率。在分子聚集的过程中,荧光强度逐渐增强的同时还伴随着约160 nm的红移。我们通过单晶结构和理论计算揭示了AIE机理。在分子堆积图中,我们发现每两个分子之间通过氢键形成二聚体,激发后形成激基缔合物。我们认为红移现象来源于激基缔合物。另外,光谱特征显示了化合物PDOF、DDOF和NDOF相较于DPF更容易形成激基缔合物。2.设计合成了四个对称和不对称的噻吩取代芴酮衍生物,分别为CTPF、ATPF、BTPF和ETPF。这四个化合物都具有高的荧光量子产率和典型的AIE性质。分子聚集过程不仅仅使荧光发射峰增强,还使发射峰的位置相对于它们的单分子发射峰来说有170 nm的红移。单晶结构表明,上下两个临近的分子通过π-π相互作用形成一个静态的激基缔合物,我们认为红移现象主要来源于静态激基缔合物的形成。另外,我们通过收集ATPF单分子和ATPF二聚体的分子轨道能量,理论计算结果与吸收光谱和发射光谱数据吻合。3.设计合成了芴类化合物MDPF,此化合物在溶液中和固体条件下均展示了高的发光效率。通过溶剂缓慢挥发法和溶剂分层法培养单晶,最终得到叁种具有不同荧光发射的单晶G-MDPF、B-MDPF和V-MDPF。其中蓝色的B-MDPF通过加热可以变成紫色,而黄色的G-MDPF通过加热可以变为蓝色。通过XRD数据可知,相互变色过程是晶相与晶相之间的转变。为了探究荧光转换机理,我们解析单晶结构得知,不同颜色的单晶内部是不同的堆积模式,存在不同的激发下的电荷转移途径,导致其不同的荧光颜色。(本文来源于《西北农林科技大学》期刊2017-05-01）
姚辉梅[10]（2017）在《固态发光可调的芳基乙腈二聚体和马来酰亚胺荧光材料及其性能研究》一文中研究指出具有发光可调且发射波长覆盖整个可见光区域的高效、固态有机发光材料,因其在有机激光、存储、荧光传感和全彩显示等领域具有广泛应用而备受关注。然而,大部分传统有机发光材料因分子间固有的π-π堆积导致能量非辐射损失,面临聚集态时发光效率低甚至不发光的巨大挑战。虽然聚集诱导发光现象的发现为发展高效固态发光材料提供了有效的方法。但是,基于简单的骨架单元构建出光色可调的固态发光材料非常有限。本论文主要研究具有高效固态发光的小分子和共轭聚合物发光材料,并通过化学修饰或拓扑结构的变化实现固态发光行为的调控,其主要内容如下:(1)基于芳基乙腈二聚体结构的修饰,设计合成了 6种含不同取代基的芳基乙腈二聚体(化合物2～7),它们在溶液中发光很弱甚至不发光,但是在粉末、晶体和纳米粒子时发光很强,表现出明显的聚集诱导发光行为,并且对爆炸物显示出较好的检测作用。通过调节取代基的推拉电子效应、改变分子的构象或堆积方式,成功实现了芳基乙腈二聚体聚集态的全彩发光。(2)遴选出荧光量子产率高的苯乙腈二聚体为骨架,与9,9'-二辛基芴、9-(1-辛基壬基)-9H-咔唑、N-辛基苯基马来酰亚胺和N-辛基噻吩马来酰亚胺共聚得到一系列共聚物。由于重复单元不同的推拉电子效应,成功实现了该系列聚合物溶液中的全彩发光,从深蓝光到深红光;固态薄膜中光色也具有可调性,从天蓝光、黄光到橙红光。(3)设计合成了以马来酰亚胺衍生物(TPM和TIM)为中心核的支化(星型和超支化)聚合物。通过采用不同发光颜色的中心核,改变中心核的投料比,以及变换手臂单元的组成叁个方面来调节支化聚合物的带隙,聚合物的发光从黄光调到红光。由于支化聚合物的叁维空间构型,两种支化聚合物都具有较高的荧光量子产率,且聚合物的成膜性和热稳定性较好。选用量子产率较高、综合性能优异的支化聚合物作为发光层,采用溶液法制作有机电致发光器件,得到了高效和稳定的白光和橙光发射。(本文来源于《福建师范大学》期刊2017-03-22）
固态发光论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
当前,能源和环境问题已成为制约人类社会可持续发展最关键的因素之一,降低能耗和开发新能源已成为世界各国普遍关注的焦点。近年来,具有体积小、能耗低、亮度高、寿命长、可靠性高等优点的发光二极管(Light-Emitting Diodes,LEDs)和具有低成本、质轻、柔性和可大面积制备等优点的有机太阳能电池(Organic Solar Cells,OSCs)受到了科研界和产业界的广泛关注。而碳点(Carbon Dots,CDs)作为一种粒径小于10 nm,且表面富含多种官能团的新型纳米颗粒,因其独特的光电特性、优异的光热稳定性、低成本和无毒等优点受到了研究者们的青睐。针对LEDs用CDs固态易发生荧光猝灭和LEDs器件发光颜色单一,以及OSCs用CDs制备方法严苛和OSCs器件存在光浴效应等问题,本论文旨在构筑多色LEDs用固态发光的CDs荧光粉及免光浴OSCs用制备简单、性能优良的CDs修饰材料。通过杂原子掺杂法,采用微波法或水(溶剂)热法,分别以富氧且可与氨基反应的柠檬酸(Citric Acid,CA)、L-抗坏血酸(Ascorbic Acid,AA)和叁羟甲基丙烷基五元环状碳酸酯(Trimethylolpropane-Based Five-Membered Cyclic Carbonates,TBCC)为碳源,不同氨基活性的乙二胺(Ethanediamine,EDA)、L-半胱氨酸(L-cysteine,L-cys)和过硫酸铵(Ammonium Persulphate,APS)为掺杂剂,通过优化CDs的反应条件(原料摩尔配比、反应时间和反应温度),考察CDs的微观形貌、化学结构、光电特性及稳定性,实现CDs的固态发光及在多色LEDs和免光浴OSCs器件中的应用。主要工作包括以下四部分内容:(1)为获得LEDs用高荧光量子产率(Quantum Yield,QY)且固态发光的CDs荧光粉,以CA为碳源,EDA为氮源,去离子水为溶剂,采用一步微波法快速合成了QY高达75.96%的氮掺杂碳点(Nitrogen-doped Carbon Dots,N-CDs)。通过叁因素叁水平正交实验探讨了原料摩尔配比、反应时间和反应温度对N-CDs的荧光性能影响,并对最佳反应参数下所得N-CDs的微观形貌、化学结构、光学特性和稳定性进行表征。将N-CDs与硅胶混合来制备N-CDs/硅胶复合材料,利用硅胶中聚合物链的空间位阻效应,增加相邻N-CDs间的距离,进而实现N-CDs的固态发光。将N-CDs/硅胶复合材料作为荧光粉,并结合UV-LED芯片制备了色坐标为(0.42,0.40)、相关色温为3416 K的黄光LEDs器件。(2)为获得高效低成本的白光LEDs器件,并且寻找一种操作简便的分散介质来避免其固态荧光猝灭,以CA为碳源,L-cys为添加剂,去离子水为溶剂,采用一步水热法合成了QY高达67.41%的氮硫共掺杂碳点(Nitrogen and Sulfur Co-doped Carbon Dots,N,S-CDs)。探讨了原料摩尔配比和反应温度对其荧光性能的影响,并对最佳反应参数下所得N,S-CDs的微观形貌、化学结构、光学特性进行表征。将N,S-CDs与聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol,PVA)共混来制备N,S-CDs/PVA荧光膜,由于PVA中含有大量的羟基和一定长度的聚合物链,这将使得固态N,S-CDs得到有效分散,同时增加相邻N,S-CDs颗粒之间的距离,最终实现了固态发光。此外,还使得最佳发射峰红移、拓宽发射光谱以及大大增加红绿蓝光总比重(从31.60%增加到61.30%)。将其作为荧光粉并结合UV-LED芯片制备了色坐标为(0.40,0.38)、相关色温为3980 K、亮度为3629 cd m~(-2)的暖白光LEDs器件。(3)为获得直接固态发光的CDs,并将其用于制备高效低成本的多色LEDs器件,以TBCC为碳源,EDA为添加剂,乙醇为溶剂,采用一步溶剂热法合成了固态发光N-CDs。考察了不同温度所得产物的形貌、结构和光学特性,提出TBCC和EDA先经过加聚、交联形成聚合物,然后再发生脱水、碳化形成表面带有氨基甲酸酯聚合物链的N-CDs。由于该聚合物链的空间位阻效应和自身的发光特性,实现了N-CDs的直接固态发光。通过对比溶液和固态N-CDs的光学特性,发现固态发光N-CDs还可以使得PL光谱中的最佳发射峰红移,拓宽发射光谱以及大大增加红绿蓝光总比重。将其作为荧光粉,通过改变芯片的发射波长,获得白光、黄光、橘黄和红光LEDs器件;在420 nm蓝光芯片激发下,通过增加固态发光N-CDs含量,实现了LEDs器件发光颜色从白光逐渐往黄光区域移动。因此,开发了一种通过调控芯片发射波长和固态发光N-CDs含量来制备多色LEDs的新策略,推进了碳纳米材料在高效、低成本及多色LEDs领域的应用进程。(4)为解决OSCs器件由于界面功函不匹配而导致的光浴效应,以及OSCs用CDs的制备方法严苛等问题,以AA为碳源,APS为添加剂,去离子水为溶剂,采用一步水热法合成了N,S-CDs,并考察其微观形貌、化学结构、光学特性和稳定性。将该结晶性好且表面含有大量极性官能团的N,S-CDs作为OSCs中ZnO电子传输层的表面修饰剂,有效降低了ZnO薄膜的功函、表面粗糙度和表面能,并通过配位作用钝化ZnO的表面缺陷,消除了OSCs器件中的光浴效应并最终提高了器件性能,获得光电转换效率为9.31%的PTB7-Th:PC_(71)BM基倒置OSCs器件,开辟了碳纳米材料在光伏领域的新应用。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
固态发光论文参考文献
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