碳量子点的应用前景

Question

如题所述

Answer 1

碳量子点的应用前景如下：

碳量子点(Carbon Quantum Dots, CQDs)，也称为碳点或碳纳米点，是一类具有显著荧光性能的零维碳纳米材料，它由超细的、分散的、准球形、尺寸低于10 nm的碳纳米颗粒组成。

碳量子点具有优秀的光学性质，良好的水溶性、低毒性、环境友好、原料来源广、成本低、生物相容性好等诸多优点。

自从碳量子点被首次发现以来，人们开发出了许多合成方法，包括电弧放电法、激光销蚀法、电化学合成法、化学氧化法、燃烧法、水热合成法、微波合成法、模板法等。碳量子点的应用广泛，在医学成像技术、环境监测、化学分析、催化剂制备、能源开发等许多的领域都有较好的应用前景。

碳量子点通常是由无定型和晶态的碳核组成，在碳核表面含有不同的含氧官能团，例如羟基，羧基等。碳量子点主要由碳氢氧等元素组成，而碳元素的含量相对较高。

许多研究者声称在碳量子点中存在sp2晶态的碳，但是结晶性并不好，在碳量子点的边缘具有很多的缺陷，而内部存在类似石墨烯的晶态结构。已经有大量文献报道了碳量子点的碳核结构模型，例如类金刚石的结构、类氧化石墨的结构、无定型碳的结构等。

碳量子点通常容易获得能量而发生n→π*和π→π*的电子跃迁。碳量子点的π态是由碳核中sp2杂化的碳原子产生的，在π态中它的带隙随芳香环的增加而逐渐降低，这种现象仅仅在π共轭的有机分子中发生。

碳量子点的n态是由含氧官能团中的孤对电子产生的，假如含氧官能团中存在孤对电子，则其轨道会与sp2杂化的碳原子共轭，电子就会从含氧官能团中的n态跃迁到芳香环中π*态。