文 献 综 述

1. 碳量子点的研究背景

碳原子是普遍存在于自然社会中并与人类联系紧密的元素之一，由于其轨道特性的多样性，碳原子具有多样的结构与性质的物质。碳原子拥有很多的同素异形体，如石墨，金刚石，C₆₀，碳纳米管等等，其独特地电子分布与成键轨道导致了其多种多样的性质。碳材料与其他材料相比有许多的优点，其中一个优异性质是能够作为可持续型环境友好型的优良性材料。近几年来，人们发现了一批新型的碳材料以石墨烯、碳量子点、碳纳米管与富勒烯的为代表，并对其研究的兴起，致使碳材料成为了人们非常喜欢研究的材料之一。碳纳米材料其具有多种性质，其独特的光学性质、低毒性和生物相容性，使其在防伪，重金属污染监测，生物成像与疾病诊断多区域都有较广泛的应用。一种新型的名叫碳量子点碳纳米材料，由美国克莱蒙森大学的一位科学家首次制造出，碳量子点与许多金属量子点都有类似的性质，比如在光照的情况下能够发出非常明亮的光。一般都能从铅、镉和硅等的混合物里面提取出量子点，但是因为其有毒，对环境也具有很大的危害，所以这些量子点一般不被应用。科学家们希望能够在一些良性的化合物中提取量子点并一直在寻求。碳量子点的发现无疑是科学界一大发现，相对于金属量子点来说，碳量子点几乎无毒，其对环境的危害也很小，制备成本较低。它的研究成果代表了人们对发光纳米粒子的研究进入了一个崭新的阶段。

2. 碳量子点的研究现状

2.1碳量子点的种类

碳量子点具有荧光的性质，因此又称之为荧光碳纳米颗粒，碳量子点是一种很重要的荧光碳纳米材料。目前碳量子点被分作三类：荧光碳颗粒、纳米金刚石与石墨烯量子点。

目前，人们主要把研究重心放在荧光碳颗粒上。文献上报道的为人们所知道的发光纳米金刚石共有两类：经高能电子束辐射照后高温退火所得到的发射红色和近红外的荧光纳米金刚石^[1]和通过十八胺包裹得到蓝色荧光的纳米金刚石。文献上报道的石墨烯量子点是经水热法切割石墨烯纳米片来制备发射蓝色荧光与Dai等人^[2]利用PEG包裹纳米尺寸氧化石墨烯得到的绿色荧光。

2.2 碳量子点的制备方法

近年来，人们通过碳量子点的特性研究出了多种碳量子点的制备方法，如高温溶剂体系合成高荧光效率碳量子点法^[3]，熔盐法合成白光碳量子点法，一步合成碳量子点类流体法^[4]，有机硅烷功能化的碳量子点法，还有通过电化学刻蚀的作用，#8220;剪切#8221;石墨层，然后获得高质量的碳量子点^[5]，最近又发展了一种电化学技术，能够实现碳量子点的宏量制备^[6]。总的归纳为两种方法：后处理法和直接合成法。