荧光碳点以其独特的光致发光性能、高稳定性和低毒性成为一种极具潜力的纳米发光材料。以碳点为研究对象，探索其在电致发光二极管领域的应用。
以3,4,9,10-四羧酸二酐（PTCDA）和2,3-二氨基吩嗪（DAP）通过水热法制备O，N共掺杂碳点（CD）的过程，其光致发光（PL）在乙醇溶液中的发光峰中心在447 nm处，绝对量子产率为88.9 ％。将这些CD掺杂到聚乙烯基咔唑（PVK）中，以达到在基于CD的 LED中形成一个主动发光层。这些基于CD的 LED的电致发光（EL）发射中心在452 nm处，CIE坐标（0.14，0.10），这与由NTSC 1953所制定的标准的纯蓝色CIE坐标（0.14，0.08）极为接近。这些纯蓝色基于CD的 LED还具有2.114％的高外量子效率（EQE），648 cd m-2的高亮度，200 h的长半衰期（T50）和2.2 cd A-1的良好电流效率（Laser Photonics Rev., 2021, 2000412.）。
纯蓝发光二极管的合成及其器件结构示意图。
借助碳点灵活的结构设计，从分子层面对碳点的光电特性和表面性质进行优化调控，提高绝对荧光量子产率和荧光发射稳定性，并结合多种表征手段和理论计算揭示了材料结构与发光性能之间的构效关系。利用一步溶剂热的方法，合成了紫色荧光碳点，并成功构筑了罕见的基于碳点的紫色发光二极管；同样利用一步溶剂热法，合成了纯蓝色荧光碳点，并且构筑了目前稳定性最佳的高亮度纯蓝光碳点发光二极管。还利用了机器学习的方法，实现了色温可调的碳点白光发光二极管（Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 12585–12590.）。
机器学习辅助色温可调的白色发光发光二极管。
[1] Xiao Wang, Yurong Ma, Qingyao Wu, Zhenzhen Wang, Yichen Tao, Yajie Zhao, Bo Wang, Jingjing Cao, Hui Wang, Xiaoqing Gu, Hui Huang, Si Li, Xiaoyong Wang, Fengrui Hu,* Mingwang Shao, Liangsheng Liao,* Tsun-Kong Sham,* Yang Liu* and Zhenhui Kang,* Ultra-bright and stable pure blue light-emitting diode from O, N co-doped carbon dots, Laser Photonics Rev., 2021, 2000412.
[2] Xiao Wang, Bo Wang, Hongshuai Wang, Tianyang Zhang, Huihui Qi, Zhenyu Wu, Yurong Ma, Hui Huang, Mingwang Shao, Yang Liu,* Youyong Li,* Zhenhui Kang,* Carbon dots based white light-emitting diodes with adjustable correlated color temperature guided by machine learning, Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 12585–12590.
