СинтезУглеродные квантовые точки
Синтез углеродных квантовых точек можно разделить на две категории: метод «сверху вниз» и метод «снизу вверх». Посредством предварительной обработки, подготовки и последующей обработки можно контролировать размер углеродных квантовых точек, пассивировать их поверхность, легировать гетероатомами и создавать нанокомпозиты в соответствии с требованиями.
Нисходящий подход
Метод сверху вниз: метод лазерной абляции, электрохимический метод, метод дугового разряда.
дуговой разряд
Доктор Сюй синтезировал синие и желтые флуоресцентные углеродные наночастицы, используя углеродную золу в качестве источника углерода методом дугового разряда. Боттини и др. синтезировали желто-зеленые флуоресцентные углеродные квантовые точки, используя одностенные углеродные нанотрубки в качестве источников углерода. Сан и др. подготовленные углеродные квантовые точки с размером нанокомпозитных частиц менее 10 нм, которые можно использовать для фотоэлектрического преобразования.
Метод дугового разряда имеет относительно низкий выход, сложную очистку, трудный сбор продуктов, высокое содержание кислорода и не требует модификации поверхности. Механизм его люминесценции может быть аналогичен механизму люминесценции углеродных нанотрубок.
Метод лазерной абляции
Доктор Сан приготовил флуоресцентные углеродные квантовые точки, используя углерод в качестве мишени посредством лазерной абляции.
Доктор Ху синтезировал углеродные квантовые точки с одновременной функционализацией поверхности с помощью метода лазерной абляции за один этап.
Метод лазерной абляции требует дорогостоящих инструментов и добавления органических растворителей для изменения состояния поверхности с целью создания флуоресцентных углеродных квантовых точек.
Электрохимический метод
Метод электрохимического окисления относится к методу получения углеродных квантовых точек путем окисления источника углерода W с использованием электрохимических методов. Чжоу и др. получили углеродные квантовые точки путем электрохимического окисления многостенных углеродных нанотрубок (MwCNT).
Электрохимические методы обладают уникальными преимуществами при анализе структуры поверхности и исследовании механизма люминесценции, включая низкую стоимость материала, мягкие условия, простую последующую обработку.
Подход «снизу вверх
Метод «снизу вверх»: метод органической карбонизации, микроволновый метод, гидротермальный метод, метод сжигания, метод ультразвуковой обработки и т. д.
Метод органической карбонизации
Метод органической карбонизации: углеродные квантовые точки, способные излучать флуоресценцию, могут быть получены путем карбонизации органических предшественников, а также могут быть получены водорастворимые/маслорастворимые углеродные квантовые точки с поверхностной функционализацией. Методы органической карбонизации можно разделить на две категории: карбонизация с нагревом и карбонизация с кислотной дегидратацией. Этот метод может изменить характеристики углеродных квантовых точек за счет выбора различных предшественников карбонизации или различных агентов для покрытия поверхности.
Микроволновой метод
Микроволновое излучение относится к электромагнитным волнам с частотой волны от 300 МГц до 300 ГГц. Характеристики микроволновой печи — концентрация энергии, однородность, высокая эффективность и короткое время реакции. Для приготовления соответствующих углеродных квантовых точек можно выбрать различные источники углерода, такие как сахароза, оксид графита (ГО), глюкоза, хитозан, полиэтиленгликоль, диметилформамид (ДМФ) и т. д.
Гидротермальный метод
Синтезируйте вещества в реакторе, используя воду в качестве растворителя, в условиях высокой температуры и давления. Его методом расширения является сольвотермический метод с использованием органических растворителей. Процесс гидротермальной подготовки относительно прост и легко контролируется. Одновременная реакция в замкнутом пространстве может предотвратить улетучивание органических веществ. Свойства полученных углеродных квантовых точек различаются в зависимости от используемого растворителя.
Метод сжигания
Процесс получения углеродных квантовых точек методом сжигания прост в эксплуатации, требует небольших требований к оборудованию и имеет высокую повторяемость, но распределение частиц по размерам продукта трудно контролировать.
Ультразвуковой метод лечения
Доктор Ли добавил активированный уголь в воду с перекисью водорода, чтобы образовалась черная суспензия. Суспензию, разбавленную ультразвуковой обработкой при комнатной температуре, затем подвергают вакуумному диализу с использованием целлюлозной мембраны для удаления нефлуоресцентных веществ. Функционализированные углеродные наночастицы (FCNP), полученные после фильтрации. Метод ультразвуковой обработки для получения углеродных квантовых точек требует низких требований к оборудованию, простоты эксплуатации, низкой стоимости, высокого выхода и низкого энергопотребления.
Для исследования приложений или механизмов необходимо контролировать размер углеродных квантовых точек. В настоящее время распространенным методом является приготовление углеродных квантовых точек в нанореакторах. Органический исходный материал поглощается пористым нанореактором за счет капиллярных сил, а органический исходный материал расщепляется в нанореакторе для удаления нанореактора и получения углеродных квантовых точек.
Пассивация и функционализация поверхности
Квантовая эффективность углеродных квантовых точек без пассивации поверхности обычно очень низка. Чтобы удовлетворить потребности конкретных приложений, люди пассивируют и функционализируют углеродные квантовые точки посредством ковалентного связывания, координации, π-π-взаимодействия, золь-гель-взаимодействия и других способов. Функционализация углеродных квантовых точек может улучшить как их оптические, так и физико-химические свойства.
Гетероатомное легирование
Легирование гетероатомами обычно используют для регулирования люминесценции веществ. Обычные гетероатомы включают азот (N), серу (S), фосфор (P), кремний (Si) и т. д. Легирование азотом (N) может значительно усилить фотолюминесценцию, а интенсивность излучения связана с содержанием азота; Углеродные квантовые точки, легированные кремнием (Si), могут проявлять специфический отклик на H2O2.
Композит из углеродных квантовых точек
Композиты с углеродными квантовыми точками могут сочетать свои флуоресцентные свойства с электрическими, магнитными, оптическими и другими свойствами неорганических наночастиц для удовлетворения потребностей различных областей применения. По свойствам композиционных материалов их можно разделить на два типа: композиты благородных металлов (например, Ag) и полупроводниковые композиты (например, TiO2, Fe2O3, Cu2O и др.).
Применение углеродных квантовых точек
Углеродные квантовые точки обладают множеством превосходных свойств, таких как сильная фотолюминесценция, сильная способность к переносу электронов и хорошая биосовместимость, а также имеют огромную потенциальную ценность для применения в таких областях, как биология, медицина, химическая инженерия и электроника.
Биовизуализация
Сильная люминесценция и хорошая биологическая низкая токсичность углеродных квантовых точек могут быть использованы для замены полупроводниковых квантовых точек и органических красителей. По сравнению с традиционными клеточными маркерами их самым большим преимуществом является многоцветная люминесценция, которая позволяет исследователям контролировать и выбирать длины волн возбуждения и излучения в соответствии с различными потребностями визуализации. С углублением исследований селективное нацеливание углеродных квантовых точек на клетки имеет широкие перспективы применения в области биологической визуализации в будущем.
Лечение заболеваний
Углеродные квантовые точки могут служить фотосенсибилизаторами для определенных конкретных опухолей, в то время как углеродные квантовые точки, сгруппированные в определенных областях, могут подавлять рост раковых клеток посредством облучения определенной длины волны. Исследователи также используют его в качестве наноносителя и трекера для мониторинга процесса доставки лекарств или генов. Контролируя сигнал флуоресценции углеродных квантовых точек, можно сделать вывод об эффекте доставки лекарств, тем самым оптимизируя метод инъекции и дозировку лекарств.
Люминесцентные материалы
Благодаря своим превосходным оптоэлектронным свойствам углеродные квантовые точки можно использовать для фотоэлектрического преобразования. Мирчев и др. подготовленные солнечные элементы, сенсибилизированные диоксидом титана с квантовыми точками углерода.
Фотокаталитические приложения
Поверхность углеродных квантовых точек имеет большое количество функциональных групп и превосходную способность к переносу электронов, что обеспечивает им превосходные фотокаталитические и электрохимические каталитические характеристики. Ю и др. приготовлены углеродные квантовые точки P25 TiO2 нанокомпозиты одностадийным гидротермальным методом. Углеродные квантовые точки служат пулами хранения электронов и могут эффективно способствовать каталитической генерации водорода P25 TiO2 под УФ-облучением.
Химическое зондирование
Низкая токсичность, биосовместимость и фотостабильность углеродных квантовых точек могут быть использованы для обнаружения таких молекул, как ионы металлов, металлы и анионы.
Флуоресцентные чернила
Углеродные квантовые точки могут излучать значительную флуоресценцию под воздействием ультрафиолетового излучения и обладают высокой фотостабильностью, что позволяет использовать их в качестве флуоресцентных чернил. Гао и др. напечатанные бесцветные углеродные квантовые точки на бумажных вырезках для защиты от подделки чернил и шифрования информации.
SAT NANO является одним из лучших поставщиков наночастиц углеродных квантовых точек CQD в Китае. Если у вас есть что-то интересное, пожалуйста, свяжитесь с нами по адресу admin@satnano.com
