1、碳納米顆粒由于具有獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，因而在光電子器件、生物傳感器和生物標(biāo)記等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。碳的電子構(gòu)型為1s22s22p2，碳原子具有多樣化的電子軌道特性(sp、sp2、sp3)，可以形成多種結(jié)構(gòu)的同素異形體。碳納米顆粒也存在不同的晶體結(jié)構(gòu)。碳納米顆粒具有良好的熒光性能，但對(duì)其發(fā)光機(jī)制仍存在爭議。由于發(fā)光機(jī)制決定材料的發(fā)光性質(zhì)，進(jìn)而決定材料的應(yīng)用范圍，所以研究碳納米顆粒的發(fā)光機(jī)制非常有必要。本論文中主要采用化學(xué)合成方法制備

2、不同晶體結(jié)構(gòu)的碳納米顆粒，主要包括石墨結(jié)構(gòu)、金剛石結(jié)構(gòu)和C8結(jié)構(gòu)，并對(duì)不同結(jié)構(gòu)碳納米顆粒的發(fā)光機(jī)制以及金剛石與C8間的相轉(zhuǎn)換進(jìn)行研究。
　　以乙酸纖維素為碳源制得大小為1-9 nm的碳納米顆粒，并利用光致發(fā)光譜和光致發(fā)光激發(fā)光譜對(duì)其在水溶液中的發(fā)光性質(zhì)進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，碳納米顆粒的發(fā)射光譜除依賴激發(fā)波長外，還和溶液中的顆粒濃度有很大的關(guān)系，隨濃度降低，發(fā)光峰位藍(lán)移，移動(dòng)量超過100 nm，并且發(fā)光強(qiáng)度隨濃度降低而逐漸增強(qiáng)。這

3、一變化規(guī)律不依賴于溶液的酸堿性。我們構(gòu)建模型利用光再吸收機(jī)制解釋了這一現(xiàn)象。
　　以葡萄糖為原料制得金剛石納米顆粒。這種顆粒表面有大量含氧基團(tuán)。該納米顆粒展現(xiàn)出多峰光發(fā)射，分別位于390、433、470、527和614nm，幾乎覆蓋整個(gè)可見光波段。它的熒光量子產(chǎn)率為2.5-5％。另外以檸檬酸銨為原料制備出表面有含氮官能團(tuán)的金剛石納米顆粒。它含有位于433和447 nm的兩個(gè)峰位的發(fā)光，并且熒光量子產(chǎn)率高達(dá)50.4％。利用表面結(jié)構(gòu)和

4、熒光分析，并結(jié)合密度泛函理論計(jì)算，發(fā)現(xiàn)在金剛石納米顆粒表面存在多種與氧相關(guān)的表面缺陷，它們形成各自的缺陷能級(jí)，產(chǎn)生了觀測到的位于不同可見光波段的熒光峰。與純氧官能團(tuán)相比，含氮官能團(tuán)的最高占據(jù)分子軌道和最低不占據(jù)分子軌道重疊較多，因而導(dǎo)致產(chǎn)生較大的輻射躍遷幾率和較高的量子產(chǎn)率。研究結(jié)果表明這些氧缺陷發(fā)光普遍存在于各種含碳納米材料（石墨、金剛石、C8、碳化硅和氮化碳等）中。
　　以乙二胺四乙酸為碳源在堿性條件下合成出具有C8結(jié)構(gòu)的碳納