文献综述
1.碳量子点
1.1碳量子点研究概况
碳量子点(CQDs)是一种新型的纳米材料，因其形态多样且具备优异的导电性、良好的生物相容性、稳定的化学性能和大的比表面积等优势，在纳米电子学、光学、催化化学、生物医学及传感器等领域得到广泛应用。[1]
碳量子点泛指一种粒径小于10nm、具有石墨晶型或金刚石结构的新型荧光纳米材料，是以碳为基本骨架、表面含有大量的含氧基团的单分散类球形纳米颗粒。[2][3][4]他不仅继承了传统半导体量子点优良的光学性能，还弥补了该传统材料在细胞毒性、环境及生物危害性等方面的不足。[5]碳量子点还因其具有良好的水溶性、化学稳定性及耐光漂白、易于表面功能化和大规模制备等特点，在体内外活体生物成像、荧光标记、环境金属离子荧光探针及生物传感器等方面具有重要应用潜力。[2][3][4]
碳量子点于2004年由Scrivens课题组[6]在单壁碳纳米管的提纯过程中首次获得。自碳量子点2006年被首次报道以来迅速成为国内外的研究热点。特别是以再生资源生物质为原料制备的“绿色”碳量子点,因其原料来源广泛、合成步骤简单、无需使用强酸或有机溶剂,且光学性能优异,十分适合规模化生产而显示出重要的社会和经济价值。碳量子点已被研究者认为是替代半导体量子点和有机染料的理想材料,在生物成像、疾病治疗、光电装置、催化、传感、油墨等多个领域具有广泛的应用前景。
虽然可以通过很多途径制备出碳量子点,但相关技术尚未完全成熟,如何选用低廉优质的碳源,以绿色简便的方法,制备出高质量荧光碳量子点仍需进一步研究。
1.2碳量子点的制备
从材料学的角度分析，碳量子点的制备方法目前主要探索了两大类：自下而上法和自上而下法。
自下而上的方法具体是指以小分子作为前驱体通过一系列的化学反应制备碳量子点，尽管理论上可以实现形貌可控，对碳量子点表面边界结构的修饰也比较便捷，但步骤太繁琐，对设备的要求也比较高。自上而下的方法的主体思路是通过物理或化学的方法将大尺寸的二维碳网平面结构切割成小尺寸的碳量子点。目前主要采用具有大尺寸的石墨烯薄片的原材料。
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