绿色荧光碳点的合成、 荧光机制和图案化

杨春圆; 陈昊; 张攀; 李府赪; 袁伟雄; 郭佳壮; 王彩凤; 陈苏

doi:10.7503/cjcu20250093

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高等学校化学学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (6) : 130-138. DOI: 10.7503/cjcu20250093

研究论文

绿色荧光碳点的合成、荧光机制和图案化

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Synthesis， Fluorescence Mechanism and Patterning of Green-emissive Carbon Dots

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摘要

以水杨酸和乙二胺为前驱体，经过水热法处理并利用透析与柱色谱纯化，制备了具有绿色荧光的碳点（G-CDs1）. G-CDs1的发射波长为518 nm，荧光量子产率为22.3%. 结构表征结果表明， G-CDs1具有石墨化碳核和丰富的表面官能团（—OH， —COOH和—NH₂等）. 进行了对比实验，即通过水热处理水杨酸，得到了具有蓝色荧光的碳核，再与乙二胺反应，也得到了绿色荧光碳点（G-CDs2）. 通过对比发现， G-CDs2与G-CDs1具有一致的荧光特性和结构特征，从而揭示了“碳核-荧光团”协同发光机制：乙二胺通过缺陷钝化或表面反应生成绿色荧光团，与碳核共同贡献荧光. 基于此，进一步开发了G-CDs1/聚乙烯吡咯烷酮（G-CDs1/PVP）荧光油墨复合材料，并实现了图案化打印，所打印的图案具有明亮的绿色荧光. 该研究为碳点的可控合成、荧光机理和功能化应用研究提供了更多的理论基础.

Abstract

In this study， green-emissive carbon dots（G-CDs1） were prepared using salicylic acid and ethylenediamine as precursors through a hydrothermal method， followed by purification via dialysis and column chromatography. G-CDs1 exhibited an emission wavelength of 518 nm and a photoluminescence quantum yield（PLQY） of 22.3%. Structural characterization revealed that G-CDs1 possess a graphitic carbon core and abundant surface functional groups（—OH， —COOH， —NH₂）. Comparative experiments were designed： first， blue-emissive carbon cores were obtained by hydrothermally treating salicylic acid alone； then， these cores were reacted with ethylenediamine to produce green-emissive carbon dots（G-CDs2）. Comparative analysis showed that G-CDs2 and G-CDs1 shared identical fluorescence properties and structural features， revealing a “carbon core-fluorophore” synergistic emission mechanism， where green-emissive fluorophores were generated through defect passivation or surface reaction with ethylenediamine， jointly contributing to the fluorescence emission together with the carbon core. Consequently， a G-CDs1/polyvinylpyrrolidone（PVP） fluorescent ink composite was developed， enabling printed patterns with bright green fluorescence. This research contributes to the development of controllable synthesis， fluorescence mechanism， and applications of carbon dots.

关键词

碳点 / 绿色荧光 / 水杨酸 / 荧光机制 / 图案化打印

Key words

Carbon dots / Green fluorescence / Salicylic acid / Fluorescence mechanism / Patterned printing

中图分类号

O657.3 / TB383 / O631

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杨春圆 , 陈昊 , 张攀 , 等. 绿色荧光碳点的合成、荧光机制和图案化. 高等学校化学学报. 2025, 46(6): 130-138 https://doi.org/10.7503/cjcu20250093

YANG Chunyuan, CHEN Hao, ZHANG Pan, et al. Synthesis， Fluorescence Mechanism and Patterning of Green-emissive Carbon Dots[J]. Chemical Journal of Chinese Universities. 2025, 46(6): 130-138 https://doi.org/10.7503/cjcu20250093

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2025-03-31	2025-05-19
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2025-05-19

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