发光碳纳米点是近十几年来发展起来的一种重要的荧光材料。大量研究表明其具有良好的光稳定性、优异的荧光性质、低廉的制备成本以及良好的生物相容性等优势,在生物成像、传感、催化、光电器件及照明等领域具有潜在的应用价值。经过十几年的研究,碳纳米点在合成、机理与应用等方面取得了很大的进展。然而,仍有多个关键问题有待解决,如碳纳米点的表面态对其发光的影响,聚集诱导荧光淬灭等。针对以上问题,本文以碳纳米点为研究对象,围绕其合成,发光性能,表面处理对其发光的影响及碳纳米点应用领域的拓展开展了以下研究工作:1.探索解决碳纳米点聚集诱导淬灭的新手段。开发了一种直接的表面处理方法来克服聚集诱导的荧光淬灭,将原本固态下荧光淬灭的蓝光碳纳米点加入到过氧化氢溶液中进行加热处理,制得可直接在固态下发光的碳纳米点,这种处理后的碳纳米点在溶液态发蓝光,在固态下发荧光量子效率为25%的黄绿光。过氧化氢处理后的碳纳米点因为表面处理获得了较宽带隙的表面能级结构,抑制了在聚集态下由于表面态发生的无辐射跃迁过程。实现了纯碳纳米点粉末的固态发光并且拥有聚集诱导红移与增强发光的特性。不同于大多数研究中利用基质掺杂的方式,本方法是利用表面处理来实现碳纳米点的固态发光,提供了一种解决碳纳米点聚集荧光淬灭的新途径,对认识碳纳米点聚集诱导淬灭的机制有重要意义。2.利用碳纳米点表面改性的策略来调控碳纳米点的发光带隙。通过与三聚氰酸的共结晶过程,开发了一种调控碳纳米点的发光特性的表面改性策略。以蓝光碳纳米点为初始碳纳米点,与三聚氰酸在水溶液中共结晶后,制备的碳纳米点-三聚氰酸复合材料具有较强的绿色荧光,荧光量子效率为62%,并且在固态下具有室温磷光特性。碳纳米点-三聚氰酸复合材料在水溶液中再次溶解后仍表现出绿色荧光,在常压下的极性溶剂中进行加热处理时也保持不变。在共结晶过程中,三聚氰酸分子会与碳纳米点表面的官能团以氢键方式牢固地结合,而且键合不会被极性溶剂或温度刺激破坏。表面键合的三聚氰酸分子直接影响碳纳米点的电子跃迁,从而导致原先碳纳米点的蓝色发射在复合了三聚氰酸后变为绿色发射。这项研究为碳纳米点发光的起源和调制可能性提供了新的见解与认识。3.探索了碳纳米点荧光粉在照明器件及可见光通讯领域的应用。在制备了纯碳纳米点荧光粉与碳点-三聚氰酸复合荧光粉后,我们将它们作为荧光粉转换发光二极管(LED)的光转换层应用于固态照明领域。将分散在环氧树脂封装胶中的碳纳米点荧光粉作为光转换层制备白光LED。通过沉积在蓝色发光InGaN芯片上,调节光转换层中荧光粉的浓度,可以同时控制制得发光器件的色坐标和色温。在可见光通讯领域,作为光转换层的荧光粉是限制其发展应用的关键瓶颈之一,该荧光材料需要具有短的荧光寿命从而得到快速的响应速度。本文中利用表面处理制备的纯碳纳米点荧光粉具有6纳秒左右的较短荧光寿命,这使其有望成为可见光通信系统中高调制带宽的光转换层材料。使用442 nm激光二极管作为激发光源,在国际上首次实现了将碳纳米点作为光转换层的带宽为285 MHz、信号传输速率为435 Mbps的可见光通信系统。