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荧光碳纳米材料(CDs)是近年来发现的一类新型碳骨架结构纳米材料,由于其独特的光学和低毒性特征引起了人们极大的关注。尽管CDs在各方面都具有很大的应用前景,但它们的性质仍需要进一步改进。此外,CDs的光吸收带主要限于蓝色和绿色(短波长)区域。本文通过以下研究内容研究碳点的荧光和磷光性质:(1)通过一步水热法合成了独特的双发射S和N共掺碳点(S,N-CDs)。该材料不仅具有较高的荧光量子产率(43%),而且具有独特的蓝色和黄色双发射和独立无激发依赖特性等光学性能。单纯的CDs在单一的激发波长下具有双发射性质是极其罕见的。本文研究表明S,N-CDs独特的性质归因于S和N原子的共掺杂效应。黄色发射来自于碳点内部碳核影响,蓝色发射来自碳点表面能量阱发射。将S,N-CDs作为掺杂剂获得了一系列的固态碳点基质的荧光材料,例如二氧化硅封装的S,N-CDs(silica/S,N-CDs)和转光膜(LCF)。本研究提供了一种简单获得高效率的双发射S,N-CDs的制备方法,并为开发各种固态荧光材料提供了一种新策略。(2)通过将CDs结合到硼酸(BA)中以形成一种玻璃状态(CDs/BA)来唤醒CDs的室温磷光(RTP)。这种方法不仅具有普遍性而且还使CDs具有比其他基质展现出更强的RTP。不含杂原子的CDs占据更少的可发生电子跃迁的能级结构,因此更难以拥有RTP。通过该方法,在CDs和BA之间形成的一个硼碳键能构建了一个新的电子跃迁能级,它准确地减小了单重态和三重态之间的能带间隙,从而有效的增加了三重激子的数量。同时形成的玻璃态能够有效地保护CDs/BA的激发三重态不受旋转或振动过程引起的能量损失,从而真正保护三重态激子。从而使不含杂原子CDs的RTP展现出来了,更令人难以置信地是也展现了长寿命的延迟荧光。通过这种一步热处理方法,可获得一系列优异的无金属RTP材料,例如:具有双发射余辉的材料、高磷光量子效率(17.5%)的CDs的RTP材料和橙色的RTP材料。持久的无金属CDs/BA磷光材料在防伪技术和信息加密方面具有巨大的潜力,本方法为获得无金属材料的永久RTP提供了新的研究视角。