陈 佳, 邱洪灯

(中国科学院兰州化学物理研究所, 中国科学院西北特色植物资源化学重点实验室, 甘肃 兰州 730000)

碳点(carbon dots, CDs),作为一类具有显著荧光性能的零维准球形碳纳米材料,是继石墨烯和碳纳米管之后的21世纪碳材料家族中的新星[1,2]。CDs具有合成简单、稳定性好、成本低、粒径大小可调、易于功能化以及低毒等优点,被广泛应用于生物成像、抗菌、信息加密、药物递送、催化、光电器件和分析检测等领域[3-9]。

1 CDs的发展历程

在Web of Science中输入关键词“Carbon dots”,通过文献出版量可将CDs的发展历程大致分为3个阶段:发现阶段(2004-2006)、发展初期(2006-2012)及快速发展阶段(2012至今),其中发现阶段是CDs被发现和定义的阶段(图1)。历史上,很多重大的科学发现都产生于偶然。2004年,Xu等[10]在电泳纯化分离单壁碳纳米管悬浮液的过程中偶然发现“荧光碳纳米颗粒”; 2006年,Sun等[11]用激光刻蚀策略制得荧光碳纳米颗粒,并将其正式定义为“碳量子点”。之后研究人员才对这一领域逐渐产生兴趣。使用“CDs”这一命名是为了准确地将它们与更广泛的碳纳米颗粒领域(如炭黑)区分开来[12]。从那时起,关于CDs性质的研究开始零星报道,但关于CDs的基础知识仍然扑朔迷离。

图1 碳点的文献出版量

第二阶段,主要是对CDs的合成策略进行了大量探索,比如:电化学/化学氧化策略、软模板法、水热/溶剂热合成法、超声合成法等[13-17]。更有趣的是,在这个阶段研究人员还发现改变实验参数(如引入杂原子、改变反应溶剂等)可以调控CDs的光电化学性质,从而激发了更多科研工作者对CDs构效关系的研究。……