向胡兵，郁子晴，刘硕 (天津科技大学，天津 300451)

0 引言

用石墨烯量子点(QGDs)和碳基量子点(CQDs)构造而成的碳基量子点是一维大小在10 nm以下的新型碳纳米材料。CQDs由分散的各种类似球状的碳颗粒所构成, 由于其良性、丰富和廉价的性质, 逐渐成为新兴的纳米碳成员。其中,CQDs因为具有良好的导电性、低毒性、独特的光学和光电子特性, 在光催化、电催化、化学探针、生物成像、药物释放等各领域具有很高的应用价值, 近年来引起了人们越来越多的关注。本文综述了CQDs的主要性质及其相关应用, 并且简要阐述了CQDs的光学特性、生物相容性及其在生物、光电、化学等方面的应用价值, 并提出了其在智能包装等其他领域的应用展望。

1 碳量子点的性质

1.1 光学性质

CQDs通常用于显示紫外线区域的光吸收, 尾部可延伸到可见光范围。由于C=C键和π→π*的跃迁, 或C=O键及其他键中n→π*的跃迁, 部分光谱中出现了吸收肩现象[1]。

CQDs具有磷光性。在室温下, 将CQDs分散放置在聚乙烯醇的基质中, 用紫外线照射和激发, 可观察到明显的磷光现象。磷光是从CQDs表面的芳香性磷基中产生的一种三重态激发状态。基质中聚乙烯醇分子经由氢键使这些基团具有了刚性, 有效地保护了三重态的激发状态能量不被旋转或者振动破坏。

当CQDs与一些氧化剂, 如高锰酸钾和铈等进行反应, 可以直接表现出一种化学发光特征。运用电子顺磁共振仪将高锰酸钾、铈及相关添加剂注入到CQDs中的孔洞中, 能够大幅度地增加碳量子点中孔洞的数目, 并且极大地加速了电子孔洞的湮灭, 使其以化学发光的方式直接释放电子能量。……