何俊坚， 洪卓宝， 余林梁， 胡广齐， 刘晓瑭,3*

(1. 华南农业大学 材料与能源学院， 广东 广州 510642； 2． 广东技术师范大学 光电工程学院， 广东 广州 510665；3. 华南农业大学材料与能源学院 生物基材料与能源教育部重点实验室， 广东 广州 510642)

1 引 言

碳点(Carbon dots，CDs)由于其出色而独特的性质而备受关注。继Xu等[1]开创性报告碳点之后，各种碳源[2-3]都被发现可以用于制备CDs，其低毒性[4]、低成本[5]和良好的生物相容性[6-7]广受生物医学领域的关注和研究[8-9]。同时，还具有优异光稳定性[10]、宽发射[11]和荧光不发生闪烁[12]等突出优点，也深受发光器件及其他领域的青睐[13-14]。因此，碳点是一种具有广泛应用前景的新型荧光材料，但是对碳点的发光机理还没有统一的解释，最被广泛接受的CDs荧光机理解释有三种。(1)由碳核结构决定的量子限域效应和共轭π键结构荧光效应。当纳米材料的尺寸逐渐减小至玻尔半径时，其准连续电子能级变为离散分布的形式，碳点的尺寸影响共轭结构的大小，共轭程度增加，最高占据分子轨道与最低未占据轨道之间能带变窄，即π-π*电子能级变窄，导致荧光红移[15-16]。(2)由表面的化学基团决定表面态理论。大部分碳点的表面会存在大量的表面基团，例如羰基、羧基、环氧基等含氧基团，不同的官能团具有不同的能级，也会有不同的发射缺陷，表面官能团是影响表面能级和带隙的重要因素，碳点的荧光效率可以通过表面钝化来提高[17-18]。(3)由荧光分子团决定的分子态理论。分子态发光不同于表面态发光，区别在于分子态发光具有相对独立的荧光中心——发色团，发色团可以键连在碳点表面或者碳链的内部，独立发射荧光，通常具有较高的量子产率，而且表现出不明显的激发依赖或非激发依赖特性[19-22]。……