背景介绍碳点（CDs）是一种具有光致发光性能的碳基纳米材料，因其多色荧光、生物相容性、优异的水溶性、低毒性等优异性能而受到广泛关注。
其在生物成像，细胞标记，离子检测，防伪，光电等领域具有广泛的应用。
迄今为止，已开发出多种合成策略（如：水热法、溶剂热法、微波法、超声波法、等离子体法和激光烧蚀）以及合成前体（如：柠檬酸和乙二胺、尿素、苯二胺和间苯三酚）来制备CDs。
发光太阳能聚光器（LSCs）是一种很有前途的聚光装置，一般由光波导材料和光致发光基质组成。
为了获得高性能的LSCs，光致发光基质应具有高的光致发光量子产率（PLQY），吸收光谱和发射光谱重叠程度小，宽的吸收光谱以及良好的稳定性。
研究出发点在CDs纳米材料蓬勃发展的同时，对于CDs结构的详细研究及其光致发光机理的研究需要进一步突破。
目前，CDs在LSCs方面的应用受到越来越多的关注。
因此，开发同时具有高固态量子产率与稳定性的CDs将是一个重要且亟待解决的问题。
全文速览针对上述科学问题，南京工业大学化工学院、材料化学工程国家重点实验室陈苏教授团队以柠檬酸、尿素为前驱体通过一步溶剂热法制备了PLQY=53%荧光CDs，通过柱色谱分离，得到了PLQY=92%的黄色荧光碳点（Y-CD），并对Y-CD实施了各种光学和结构表征以及DFT理论计算，以确认Y-CD的大致结构和荧光来源。
值得注意的是，所制备透明Y-CDs/丙烯酸树脂薄膜具有高且稳定的固态荧光发射，其PLQY可达98%，并且在450nm的蓝光连续照射180小时下其荧光强度基本没有变化。
具有高荧光、良好的荧光稳定性和较大的斯托克斯位移的Y-CDs/丙烯酸树脂薄膜可用于构建具有低光学损耗（在17cm光学长度下保持原始PL强度的54.3%）和高光学性能（内部光量子效率ηint：68%）的大面积LSCs（5cm×5cm×0.2cm）。
Y-CD薄膜的外量子效率（ηext）在442nm处确定为约3.10%。
此外，Y-CD薄膜粉碎成粉末可代替传统的黄色荧光粉用于构建暖光LED。
这些研究将促进了高性能CDs在光电应用领域的发展。
该研究成果以Yellow-EmissiveCarbonDotswithHighSolid-StatePhotoluminescence为题发表在国际重要刊物《AdvancedFunctionalMaterials》上。
通讯作者王彩凤教授，杨晓宁教授，陈苏教授，第一作者博士研究生郭佳壮。
该课题得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、江苏省高校优势学科建设工程、材料化学工程国家重点实验室等基金的资助和支持。
图文速览图1.（a）具有高溶液和薄膜PLQY的CDs的合成策略。
（b）Y-CDs的代表性分子结构。
（c）Y-CDs在溶液和薄膜中的PLQY与其他由柠檬酸和尿素制备的CDs相比。
图2.Y-CDs在二氯甲烷中的光学性质。
（a）Y-CD的UV-Vis、激发和PL发射光谱。
插图：Y-CDs的二氯甲烷溶液分别在日光和365nm紫外光下的照片。
（b）用不同激发波长测量的Y-CDs的PL发射光谱。
（c）Y-CD的时间分辨荧光衰减曲线。
在553nm（λex=445nm）的发射峰处收集数据。
（d）Y-CDs（黄线）和众所周知的具有高蓝色发射的CDs（通过水热处理柠檬酸和乙二胺（蓝线））的PL光稳定性测试。
用450nm蓝光照射处理样品。
图3.Y-CDs的结构特征。
（a）TEM图像。
插图：相应的粒径直方图。
（b）HRTEM图像。
插图：单个Y-CDs的HRTEM图像。
（c）拉曼光谱。
（d）XRD图谱。
（e）FT-IR光谱。
（f）XPS图谱和高分辨率（g）C1s和（h）O1sXPS光谱。
（i）1H-NMR和（j）记录在CDCl3中的13C-NMR光谱和（k）Y-CDs的一般结构。
图4.时间相关的DFT计算结果。
结构模型包含19个稠合在一起的芳环和几个边缘基团：（a1）提出的原始Y-CD分子结构模型，（b1）去除与稠合苯环共轭的羰基（C=O），（c1）去除直接连接到稠合苯环上羟基（-OH），（d1）去除与稠合苯环共轭的羟基（-OH）和氨基（-NH2），以及（e1）去除与稠合苯环共轭的羟基（-OH），氨基（-NH2）和羰基（C=O）基团。
计算得到（a1，b1，c1，d1，e1）所对应的HOMO（a2,b2,c2,d2,e2）,LUMO（a3,b3,c3,d3,e3）和PL/UV-Vis（a4,b4,c4,d4,e4）光谱。
（f）（a1,b1,c1,d1,e1）的能级示意图。
图5.Y-CD薄膜的光学性能及其潜在应用。
（a）Y-CD薄膜在450nm蓝光连续照射下的PL稳定性测试。
插图：分别在日光和365nm紫外光下拍摄的Y-CD薄膜和荧光粉的照片。
（b）用于测量PLQY的Y-CD薄膜（蓝线）的PL发射光谱。
（c）Y-CDLSC组件分别在日光、白光LED、氙灯和365nm紫外光下的照片。
（d）暖光LED的发射光谱。
插图：LED灯在熄灯和亮灯状态下的照片。
几张重要的支持信息图：图S1.Y-CDs合成和分离的示意图。
图S11.（a）Y-CDs透析分离成样品1-4的示意图。
（b）在日光和紫外光（365nm）下拍摄的CDs1-4样品在二氯甲烷中的照片。
（c）CDs样品1-4的归一化PL光谱。
图S19.Y-CDLSC组件和CsPbBr3纳米晶体LSC组件中PL强度作为荧光传播长度的函数的比较。
图示为距离相关的荧光强度测试方法。
图S22.Y-CDLSC组件的总体PLQY和表面PLQY（λex=442nm）。
插图是光学效率测量的基本方案
背景介绍碳点（CDs）是一种具有光致发光性能的碳基纳米材料，因其多色荧光、生物相容性、优异的水溶性、低毒性等优异性能而受到广泛关注。
其在生物成像，细胞标记，离子检测，防伪，光电等领域具有广泛的应用。
迄今为止，已开发出多种合成策略（如：水热法、溶剂热法、微波法、超声波法、等离子体法和激光烧蚀）以及合成前体（如：柠檬酸和乙二胺、尿素、苯二胺和间苯三酚）来制备CDs。
发光太阳能聚光器（LSCs）是一种很有前途的聚光装置，一般由光波导材料和光致发光基质组成。
为了获得高性能的LSCs，光致发光基质应具有高的光致发光量子产率（PLQY），吸收光谱和发射光谱重叠程度小，宽的吸收光谱以及良好的稳定性。
研究出发点在CDs纳米材料蓬勃发展的同时，对于CDs结构的详细研究及其光致发光机理的研究需要进一步突破。
目前，CDs在LSCs方面的应用受到越来越多的关注。
因此，开发同时具有高固态量子产率与稳定性的CDs将是一个重要且亟待解决的问题。
全文速览针对上述科学问题，南京工业大学化工学院、材料化学工程国家重点实验室陈苏教授团队以柠檬酸、尿素为前驱体通过一步溶剂热法制备了PLQY=53%荧光CDs，通过柱色谱分离，得到了PLQY=92%的黄色荧光碳点（Y-CD），并对Y-CD实施了各种光学和结构表征以及DFT理论计算，以确认Y-CD的大致结构和荧光来源。
值得注意的是，所制备透明Y-CDs/丙烯酸树脂薄膜具有高且稳定的固态荧光发射，其PLQY可达98%，并且在450nm的蓝光连续照射180小时下其荧光强度基本没有变化。
具有高荧光、良好的荧光稳定性和较大的斯托克斯位移的Y-CDs/丙烯酸树脂薄膜可用于构建具有低光学损耗（在17cm光学长度下保持原始PL强度的54.3%）和高光学性能（内部光量子效率ηint：68%）的大面积LSCs（5cm×5cm×0.2cm）。
Y-CD薄膜的外量子效率（ηext）在442nm处确定为约3.10%。
此外，Y-CD薄膜粉碎成粉末可代替传统的黄色荧光粉用于构建暖光LED。
这些研究将促进了高性能CDs在光电应用领域的发展。
该研究成果以Yellow-EmissiveCarbonDotswithHighSolid-StatePhotoluminescence为题发表在国际重要刊物《AdvancedFunctionalMaterials》上。
通讯作者王彩凤教授，杨晓宁教授，陈苏教授，第一作者博士研究生郭佳壮。
该课题得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、江苏省高校优势学科建设工程、材料化学工程国家重点实验室等基金的资助和支持。
图文速览图1.（a）具有高溶液和薄膜PLQY的CDs的合成策略。
（b）Y-CDs的代表性分子结构。
（c）Y-CDs在溶液和薄膜中的PLQY与其他由柠檬酸和尿素制备的CDs相比。
图2.Y-CDs在二氯甲烷中的光学性质。
（a）Y-CD的UV-Vis、激发和PL发射光谱。
插图：Y-CDs的二氯甲烷溶液分别在日光和365nm紫外光下的照片。
（b）用不同激发波长测量的Y-CDs的PL发射光谱。
（c）Y-CD的时间分辨荧光衰减曲线。
在553nm（λex=445nm）的发射峰处收集数据。
（d）Y-CDs（黄线）和众所周知的具有高蓝色发射的CDs（通过水热处理柠檬酸和乙二胺（蓝线））的PL光稳定性测试。
用450nm蓝光照射处理样品。
图3.Y-CDs的结构特征。
（a）TEM图像。
插图：相应的粒径直方图。
（b）HRTEM图像。
插图：单个Y-CDs的HRTEM图像。
（c）拉曼光谱。
（d）XRD图谱。
（e）FT-IR光谱。
（f）XPS图谱和高分辨率（g）C1s和（h）O1sXPS光谱。
（i）1H-NMR和（j）记录在CDCl3中的13C-NMR光谱和（k）Y-CDs的一般结构。
图4.时间相关的DFT计算结果。
结构模型包含19个稠合在一起的芳环和几个边缘基团：（a1）提出的原始Y-CD分子结构模型，（b1）去除与稠合苯环共轭的羰基（C=O），（c1）去除直接连接到稠合苯环上羟基（-OH），（d1）去除与稠合苯环共轭的羟基（-OH）和氨基（-NH2），以及（e1）去除与稠合苯环共轭的羟基（-OH），氨基（-NH2）和羰基（C=O）基团。
计算得到（a1，b1，c1，d1，e1）所对应的HOMO（a2,b2,c2,d2,e2）,LUMO（a3,b3,c3,d3,e3）和PL/UV-Vis（a4,b4,c4,d4,e4）光谱。
（f）（a1,b1,c1,d1,e1）的能级示意图。
图5.Y-CD薄膜的光学性能及其潜在应用。
（a）Y-CD薄膜在450nm蓝光连续照射下的PL稳定性测试。
插图：分别在日光和365nm紫外光下拍摄的Y-CD薄膜和荧光粉的照片。
（b）用于测量PLQY的Y-CD薄膜（蓝线）的PL发射光谱。
（c）Y-CDLSC组件分别在日光、白光LED、氙灯和365nm紫外光下的照片。
（d）暖光LED的发射光谱。
插图：LED灯在熄灯和亮灯状态下的照片。
几张重要的支持信息图：图S1.Y-CDs合成和分离的示意图。
图S11.（a）Y-CDs透析分离成样品1-4的示意图。
（b）在日光和紫外光（365nm）下拍摄的CDs1-4样品在二氯甲烷中的照片。
（c）CDs样品1-4的归一化PL光谱。
图S19.Y-CDLSC组件和CsPbBr3纳米晶体LSC组件中PL强度作为荧光传播长度的函数的比较。
图示为距离相关的荧光强度测试方法。
图S22.Y-CDLSC组件的总体PLQY和表面PLQY（λex=442nm）。
插图是光学效率测量的基本方案
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