1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

量子点是一种尺寸达到纳米级别的半导体材料。通过对其施加一定的电场或光压，它们便会发出特定频率的光，而且发光频率会随着这种半导体的尺寸改变而变化。量子点具有许多独特的物理性质,在纳米生物技术领域中有许多潜在应用，近年来越来越受到科学家和学者的广泛关注^[1]。常见的量子点由iv、ii-Ⅵ，iv-vi或iii-v元素组成，如硅量子点、锗量子点、硫化镉量子点、硒化镉量子点、碲化镉量子点、硒化锌量子点、硫化铅量子点、硒化铅量子点、磷化铟量子点和砷化铟量子点等。研究发现，量子点中的重金属离子细胞毒性较强，并且光眨眼现象也比较明显，这就使得量子点在实际应用上受到了一定程度的制约^[2]。

碳点（cds）是一种以碳元素为主体的新型发光纳米材料，其粒径通常小于10nm^[3]。碳量子点（cqds）作为一种新型的发光碳纳米材料，具有稳定的化学结构，较好的发光性质，良好的生物相容性、良好的水溶性、较低的生物细胞毒性以及易于对其进行表面功能化、尺寸小等优点^[4]。其中碳量子点最显著的优点是用于合成碳量子点的原料选择的范围十分广阔，制备的成本也比较低廉，合成的方法也较多，可以满足不同研究学者的需要^[5]，同时合成碳量子点的反应条件温和，可以避免传统量子点上的金属元素与卤素元素的毒性，减少对于环境的伤害^[6]。最近几年来国际上越来越多的科学家对于水溶性的荧光碳点的合成产生了浓厚的兴趣。碳点相比较于传统的镉基、硅基量子点、重金属量子点和有机染料来说，碳点的毒性较低，化学性质也比较稳定，可以更加广泛的应用于生物成像，光的催化，传感元器件^[7]，矿物质的检测^[8]等各个领域。由此可以看出，替代半导体量子点^[9]以及有机染料最好的方法就是使用碳点。但是由于目前我国的技术水平发展的限制，我国碳点的合成与使用还处于初级阶段，没有进行修缮的碳点的发光性能很弱，并且生成的碳点的产率也比较低，没有达到目前所需要的水准^[10]，所以也就不能将碳点在细胞的荧光标记和生物成像中直接使用。所以未来碳量子点的合成还需要向着更加环保经济的方向发展^[11]。所以，探寻如何能够更加有效的提高发光碳点的产率的方法就显得尤为重要。

为了能够使得碳量子点的发光性能有显著的提升，许多研究者们投入了自己的努力，除了筛选更为合适的碳源以及探寻更加有效的制备方法之外，还可以对碳点的表面进行化学功能修饰，通过这些方法可以提高碳点的发光性能，从而让碳点更加适合用于进行生物分析等方面的研究^[12]。但是碳点也不是万能的，它也有一定的缺点，在当碳点进入生物体或者生物细胞中时，碳点会有一定的几率和生物体内的氨基酸或核酸发生反应，使得蛋白质、氨基酸或者核酸的结构发生改变，从而失去它们自身的生理活性^[13]，但是综合来说还是利大于弊的。此论文主要从碳量子点的合成以及发光性质的研究这两个方面出发，首先，我将使用尿素，鸡蛋，以及红薯进行碳量子点的合成实验，从而找到价格较为低廉并且经济可行的碳点原料，再利用简单易行的合成路线做出研究，并对合成的碳量子点的发光性质进行深入的基础研究。与此同时我也会比较从尿素，鸡蛋，以及红薯中合成的碳点的区别以及其各自发光性质的强弱。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

本课题拟探讨用更加经济廉价的原料来合成碳量子点，并研究所得碳量子点的形貌及发光性质。

研究手段:用水热处理法来处理选择的原料。

原料拟为：尿素，鸡蛋，红薯。