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带隙为零的石墨烯经切割变为石墨烯量子点(GQDs)会被打开带隙,所以除了继承了石墨烯的良好导电性、比表面积大等优异特性外,还具有良好的光学性质。另外,其表面富含多种有机官能团,使得其带隙在较大范围内可调,加上其良好的生物相容性、化学热稳定性,为其代替荧光粉作为LED中的光转换材料提供了诸多优势。本文以石墨烯量子点为研究对象,主要分析了石墨烯量子点的制备、性能改善及其应用。采用无酸的一步氧化还原法制备出了尺寸较为均匀的石墨烯量子点,其平均粒径为3.21 nm,有着与石墨有着相似的结构,厚度在0.5~2 nm之间,相当于1~4层石墨烯薄片的厚度。为了实现了波长的调控和荧光量子效率的提升,本文对所制备的GQDs进行2,3-二氨基萘和AEAPTMS两种不同的胺基修饰,分别制备了2,3-二氨基萘修饰(D-GQDs)和AEAPTMS修饰(A-GQDs)的GQDs。D-GQDs和A-GQDs的平均粒径分别为3.5 nm和3.75 nm,比GQDs粒径稍大;同时D-GQDs的厚度也增加至1~3 nm之间。通过控制变量法对GQDs制备过程中的水热温度和时间以及2,3-二氨基萘和AEAPTMS的修饰量分别进行了优化,将其发射波长由500 nm分别调控至617 nm和550 nm,荧光量子效率由23.5%分别提高至52.4%和35.3%。为了实现石墨烯量子点的固体发光,本文将所制备的发蓝绿光的GQDs与发橙光的D-GQDs按一定比例混合,将其分散在PVA胶中制备了白光薄膜;此外,将一定量的A-GQDs溶液与PVA基体混合制备得到了黄光薄膜。GQDs/D-GQDs/PVA薄膜在可见光透光率高而在紫外光透光率低,热稳定性良好,在380 nm光激发下的发光色坐标为(0.3473,0.3567),绝对量子效率为5.9%,能基本满足光电器件的要求。对于A-GQDs/PVA薄膜,通过改变A-GQDs的掺入量,实现了薄膜的发光颜色从蓝绿光、黄绿光再到黄光的调控,其中光学性能最佳的A-GQDs/PVA薄膜在400 nm光激发下发出黄光,绝对荧光量子效率为14.6%。将制备的GQDs/D-GQDs/PVA薄膜和A-GQDs/PVA薄膜分别与380 nm紫外芯片和400 nm蓝光芯片组装,制备出了白光LED器件。所得到的LED器件在不同工作电流下的稳定性都较好:其中,基于GQDs/D-GQDs/PVA薄膜的LED器件发光的色坐标为(0.3399,0.4043),暖白光,色温低至5290 K,显色指数达77.3。基于A-GQDs/PVA薄膜的LED器件的发光色坐标为(0.3406,0.3705),暖白光,色温则低至5216 K,显色指数为74.2,在LED显示等光电领域有较好的应用前景。