碳量子点的光学性质及其应用研究进展

碳量子点是一种由碳原子组成的新型纳米结构,其粒径尺寸一般在10nm以下,具有很好的量子限域效应、荧光性能和光学性能等,有良好的应用前景。碳量子点在光催化反应中的作用主要体现在两个方面：作为电子接收器和用作太阳能电池光阳极的增敏剂。从荧光性能、光激发性、太阳能电池和光催化等方面总结了碳量子的荧光性质和光学性质,分析了碳量子点在光催化、太阳能电池和荧光转换等领域面临的挑战和问题。     

碳量子点制备及其在环境治理领域应用进展

碳量子点(CQDs)是一种新型的碳纳米材料,具有低毒性、独特的荧光性能以及低成本等特点,在环境治理领域有着广泛的应用.本文重点介绍了介绍了近年来CQDs的不同制备方法,讨论其优缺点,并对于CQDs研究过程中存在的缺陷进行分析,为CQDs的发展提供了思路与建议.     

碳量子点的制备及其光催化性能

以高温煤焦油沥青的甲苯可溶物为碳源,采用绿色工艺(H₂O₂化学氧化法)制备碳量子点(CQDs),并以水热沉积法与TiO₂制备复合催化剂,采用TEM、FTIR、XPS、XRD和UV-Vis等技术对二者形貌和结构进行表征,探究复合催化剂光催化降解亚甲基蓝的效果。结果表明,所制备CQDs平均粒径为1.33 nm,含有羟基和羧基等官能团,水溶性较好,荧光量子产率为4.52%。CQDs/TiO₂复合催化剂2 h内对亚甲基蓝(MB)降解效率可达到82.7%,显著优于纯TiO₂(25.4%)。     

碳量子点修饰g-C3N4/SnO2复合材料光催化性能

以四氯化锡五水合物、乙二醇和氨水为原料,在微波辅助水热条件下快速合成氧化锡纳米颗粒,以尿素 为前体在马弗炉中退火得到g-C₃N₄,使用柠檬酸和乙二胺为原料水热合成碳量子点。室温下,将碳量子点/ g-C₃N₄/SnO₂在通风橱中进行搅拌得到碳量子点负载的氮化碳/氧化锡复合材料。通过透射电子显微镜（TEM）、 X射线衍射（XRD）、氮气吸附-解吸等温线（BET）、紫外-可见分光光度计（UV-vis）、电子自旋（顺磁）共振波谱仪（ESR）对复合材料的形貌、结构特征、吸光度和光催化过程中的活性物质等进行表征和分析,并通过在紫外光下降解罗丹明B（RhB）测试样品的光催化性能。试验结果表明,紫外-可见分光光谱吸收边缘的红移说明碳量子点负载后能提高复合材料在可见光区域的响应,光催化试验表明碳量子点负载能提高g-C₃N₄/SnO₂复合材料的光催化性能,当碳量子点负载量为7%时复合材料的降解效率最高,在3h内对RhB的降解效率为97%。此外,微波辅助水热法能在短时间内大量合成氧化锡纳米颗粒,且氧化锡纳米颗粒具有较小的晶粒尺寸（8.5nm）,可以高效制备并应用于环保领域。     

碳量子点修饰的低密度聚乙烯薄膜的制备及光催化性能研究

文章分别采用水热法制备碳量子点(CQDs)、沉淀法制备磷酸银(Ag₃PO₄)和浇铸成型法制备得到低密度聚乙烯/磷酸银/碳量子点(LDPE/Ag₃PO₄/CQDs)复合材料,通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、氮气等温吸附(BET)和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段对复合材料进行表征,并考察其光催化降解四环素的性能。结果表明：Ag₃PO₄/CQDs粒子能够均匀分散在LDPE薄膜上,当Ag₃PO₄/CQDs的质量分数为20%时,光催化降解四环素的效果最佳。在350 W氙弧灯照射下,当溶液初始质量浓度为40 mg/L,pH值为7时,采用140 cm²的LDPE/Ag3PO4/CQDs-2催化剂,溶液中四环素的降解率可达到63.91%。     

碳量子点的制备及其在发光二极管中的应用

碳量子点是纳米材料领域一个备受关注的荧光纳米材料,仅近几年里,基于碳量子点的研究,在制备和应用方面均取得了许多突破性的进展。本文简述了碳量子点的优异特性及其合成方法,重点概述了碳量子点的修饰、复合材料的制备以及在发光二极管(LED)应用方面的最新研究进展。以期为碳量子点的发展应用提供思路和参考。     

碳量子点敏化二氧化钛纳米管阵列光催化降解草甘膦废水

草甘膦作为全球用量最大的农药品种,产生的废水造成了巨大的环境污染。光催化氧化技术具有操作方便、反应温和、降解完全等优势。二氧化钛纳米管阵列(TNTAs)结构独特、比表面积大,成为近年来备受关注的一种光催化剂,但其仅能吸收387 nm以下的紫外光,应用受到限制。本论文首先采用阳极氧化法制备了TNTAs,水热法制备了碳量子点(CQDs),然后恒温水浴制备了CQDs敏化的CQDs/TNTAs复合光催化剂,并利用紫外-可见分光光度计、荧光光谱仪、扫描电镜、透射电镜及X射线衍射仪等对该样品进行了表征。通过草甘膦的光催化降解反应对复合光催化剂进行活性评价。实验结果表明3次敏化后的CQDs/TNTAs对草甘膦降解活性是TNTAs的1.98倍。CQDs敏化一方面提高了TNTAs对可见光的吸收,另一方面与TNTAs建立了异质结,有助于光生电子-空穴的分离和传输,减少了光生空穴-电子对的复合,从而提高了光催化性能。     

水溶性碳量子点的制备及防伪应用

以壳聚糖为原料,采用水热法一步制备水溶性的荧光碳量子点（CQDs）,考察反应条件（壳聚糖质量浓度、温度和时间）对CQDs产物表面官能团和产率的影响,采用TEM、FTIR、XRD、UV-Vis和PL等技术对其形貌、结构和性能进行了表征,并探究其在防伪领域的应用。结果表明,当壳聚糖质量浓度为10 g/L,温度为180 ℃,时间为12 h时,制得的CQDs结构完整且产率较高;微观表现为球状纳米颗粒,直径约为36.2 nm,表面伴有羟基和氨基官能团;制得的CQDs在293和330 nm处均有吸收峰,表现为蓝色荧光,荧光量子产率约为39.8%。将其配制成墨水后,结合喷墨印刷,在自然光和紫外光下可有效实现加密信息的“显”和“隐”,具有较好的防伪效果。     

碳量子点的特性与合成方法

碳量子点(CDs)作为最近几年新颖的发光材料正在取得广泛的关注,文章主要通过综述碳量子点的特性以及近年来碳量子点的合成方法来介绍碳量子点。     

High-Performance and Stable Perovskite Solar Cells Using Carbon Quantum Dots and Upconversion Nanoparticles

Upconversion nanoparticles (UCNPs) and carbon quantum dots (CQDs) have recently received a lot of attention as promising materials to improve the stability and efficiency of perovskite solar cells (PSCs). This is because they can passivate the surfaces of perovskite-sensitive materials and act as a spectrum converter for sunlight. In this study, we mixed and added both promising nanomaterials to PSC layers at the ideal mixing ratios. When compared to the pristine PSCs, the fabricated PSCs showed improved power conversion efficiency (PCE), from 16.57% to 20.44%, a higher photocurrent, and a superior fill factor (FF), which increased from 70% to 75%. Furthermore, the incorporation of CQDs into the manufactured PSCs shielded the perovskite layer from water contact, producing a device that was more stable than the original.     

Graphene Quantum Dots Modified Upconversion Nanoparticles for Photodynamic Therapy

Photodynamic therapy (PDT), as a novel technique, has been extensively employed in cancer treatment by utilizing reactive oxygen species (ROS) to kill malignant cells. However, most photosensitizers (PSs) are short of ROS yield and affect the therapeutic effect of PDT. Thus, there is a substantial demand for the development of novel PSs for PDT to advance its clinical translation. In this study, we put forward a new strategy for PS synthesis via modifying graphene quantum dots (GQDs) on the surface of rare-earth elements doped upconversion nanoparticles (UCNPs) to produce UCNPs@GQDs with core-shell structure. This new type of PSs combined the merits of UCNPs and GQDs and produced ROS efficiently under near-infrared light excitation to trigger the PDT process. UCNPs@GQDs exhibited high biocompatibility and obvious concentration-dependent PDT efficiency, shedding light on nanomaterials-based PDT development.     

量子点的合成研究

量子点（半导体纳米晶）是纳米尺度的微小发光粒子。作为新型的生物标记试剂,具有比传统的有机染料更好的光谱特性和光学稳定性。本文对量子点的光学性质、制备方法做一简要综述。     

基于量子点的荧光共振能量转移的应用

介绍了基于量子点(QDs)的FRET原理,综述了基于QDs的FRET在生物传感器、蛋白质相互作用、生物分子构像变化和癌症治疗的光敏剂研究中的应用.     

石墨烯负载碳量子点复合材料的氧还原性能研究

通过高温热处理方法制备碳量子点(CQDs)/石墨烯(G)复合材料。采用TEM、HRTEM、Raman、EDX等手段对材料进行形貌和结构表征。运用循环伏安法(CV)、线性扫描伏安法(LSV)技术考察材料在碱性介质中的氧还原(ORR)电催化性能。结果表明,相对于单独的石墨烯(G-900)和单独的碳量子点CQDs-900,碳量子点(CQDs)/石墨烯(G)复合材料具有较好的氧还原性能,可能原因是复合材料的表面缺陷增强,活性位点增加。     

量子点作为离子探针的分析应用

量子点（quantumdots,QDs）又称半导体纳米晶（semiconductornanocrystals）是一种高效的光致发光纳米晶体。近年来,量子点表面化学的快速发展,使其得到了越来越广泛的应用。本文评述了近年来量子点在无机离子以及H’分析中的应用及进展,阐述了量子点可用于离子探针的机理,介绍了量子点作为H’探针在生物以及小分子检测中的应用并对其未来的发展方向进行了展望。     

Synthesis and Application of Silica-Coated Quantum Dots in Biomedicine

Quantum dots (QDs) are semiconductor nanoparticles with outstanding optoelectronic properties. More specifically, QDs are highly bright and exhibit wide absorption spectra, narrow light bands, and excellent photovoltaic stability, which make them useful in bioscience and medicine, particularly for sensing, optical imaging, cell separation, and diagnosis. In general, QDs are stabilized using a hydrophobic ligand during synthesis, and thus their hydrophobic surfaces must undergo hydrophilic modification if the QDs are to be used in bioapplications. Silica-coating is one of the most effective methods for overcoming the disadvantages of QDs, owing to silica’s physicochemical stability, nontoxicity, and excellent bioavailability. This review highlights recent progress in the design, preparation, and application of silica-coated QDs and presents an overview of the major challenges and prospects of their application.     

羧基化荧光碳量子点的合成及其在汞离子检测中的应用

通过一步法高压热处理柠檬酸粉末制备了羧基功能化的荧光碳量子点,荧光光谱表征显示所合成荧光碳量子点的最大激发波长为316 nm,最大发射波长为394 nm。Hg²⁺对其具有较好的淬灭效果,在5～300μmol/L的浓度范围内,Hg²⁺的浓度和体系荧光强度呈较好的线性关系,线性回归方程为F₀=152.169 5-0.153 5c,相关系数R²=0.998。这种碳量子点的制备技术将为合成功能化荧光纳米材料提供有益的借鉴作用,并为开发新型传感检测技术提供理论支持。     

非晶碳化硅量子点的制备及其光学性质研究

采用脉冲激光烧蚀法,以多晶3C-SiC陶瓷片为靶材,制备了悬浮于去离子水中的非晶SiC纳米颗粒.利用透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和光致发光谱(PL)等测试手段对其形貌、结构和光学性质进行了分析.结果表明:这些纳米颗粒由大量的非晶SiC构成,粒径在8～9 nm,光学带隙为3.28 eV;样品表现出较强的光致发光,发光峰位于415 nm处,这主要是由于量子限制效应造成的.