Syntese afCarbon Quantum Dots
Syntesen af kulstofkvanteprikker kan hovedsageligt opdeles i to kategorier: top-down metode og bottom-up metode. Gennem forbehandlingen, forberedelsen og den efterfølgende behandling kan kulstofkvanteprikker kontrolleres i størrelse, passiveres på overfladen, doteres med heteroatomer og nanokompositter for at opfylde kravene.
Top-down tilgang
Top-down metode: laserablationsmetode, elektrokemisk metode, lysbueudladningsmetode.
bueudledning
Dr. Xu syntetiserede blå og gule fluorescerende kulstofnanopartikler ved hjælp af kulstofaske som kulstofkilde ved hjælp af bueudladningsmetoden. Bottini et al. syntetiserede gulgrønne fluorescerende kulstofkvanteprikker ved hjælp af enkeltvæggede kulstofnanorør som kulstofkilder. Sun et al. forberedte kulstofkvanteprikker med nanokompositpartikelstørrelser mindre end 10 nm, som kan bruges til fotoelektrisk konvertering.
Lysbueudladningsmetoden har et relativt lavt udbytte, kompleks oprensning, vanskelig produktopsamling, højt oxygenindhold og kræver ikke overflademodifikation. Dens luminescensmekanisme kan ligne kulstofnanorørs.
Laser ablation metode
Dr. Sun forberedte fluorescerende kulstofkvanteprikker ved at bruge kulstof som mål gennem laserablation.
Dr. Hu syntetiserede kulstofkvanteprikker med samtidig overfladefunktionalisering ved hjælp af laserablationsmetode i ét trin.
Laserablationsmetoden kræver dyre instrumenter og tilsætning af organiske opløsningsmidler for at ændre overfladetilstanden for at producere fluorescerende kulstofkvanteprikker.
Elektrokemisk metode
Elektrokemisk oxidationsmetode refererer til metoden til fremstilling af kulstofkvanteprikker ved at oxidere kulstofkilde W ved hjælp af elektrokemiske metoder. Zhou et al. opnåede kulstofkvanteprikker ved elektrokemisk oxidation af flervæggede kulstofnanorør (MwCNT'er).
Elektrokemiske metoder har unikke fordele i overfladestrukturanalyse og forskning i luminescensmekanismer, herunder lave materialeomkostninger, milde forhold, simpel efterbehandling.
Bottom-up tilgang
Bottom-up metode: Organisk karboniseringsmetode, mikrobølgemetode, hydrotermisk metode, forbrændingsmetode, ultralydsbehandlingsmetode osv.
Organisk karboniseringsmetode
Organisk karboniseringsmetode: Kulstofkvanteprikker, der er i stand til at udsende fluorescens, kan opnås ved at karbonisere organiske prækursorer, og vandopløselige/olieopløselige kulstofkvanteprikker med overfladefunktionalisering kan fremstilles. Organiske karboniseringsmetoder kan opdeles i to kategorier: opvarmning karbonisering og syre dehydrering carbonization. Denne metode kan ændre ydeevnen af kulstofkvanteprikker ved at vælge forskellige karboniseringsprækursorer eller forskellige overfladebelægningsmidler
Mikrobølgemetode
Mikrobølger refererer til elektromagnetiske bølger med en bølgelængdefrekvens mellem 300 MHz og 300 GHz. Mikrobølgernes egenskaber er energikoncentration, ensartethed, høj effektivitet og kort reaktionstid. Forskellige kulstofkilder såsom saccharose, grafitoxid (GO), glucose, chitosan, polyethylenglycol, dimethylformamid (DMF) etc. kan vælges til fremstilling af tilsvarende kulstofkvanteprikker.
Hydrotermisk metode
Syntetisere stoffer i en reaktor ved hjælp af vand som opløsningsmiddel under høje temperatur- og trykforhold. Dens forlængelsesmetode er solvotermisk metode ved hjælp af organiske opløsningsmidler. Den hydrotermiske forberedelsesproces er relativt enkel og nem at kontrollere. Samtidig reaktion i et begrænset rum kan forhindre fordampning af organisk stof. Egenskaberne for producerede kulstofkvanteprikker varierer afhængigt af det anvendte opløsningsmiddel.
Forbrændingsmetode
Processen med at fremstille kulstofkvanteprikker ved forbrændingsmetoden er enkel at betjene, kræver lave udstyrskrav og har stærk repeterbarhed, men produktets partikelstørrelsesfordeling er svær at kontrollere.
Ultralydsbehandlingsmetode
Dr. Li tilsatte aktivt kul til hydrogenperoxidvand for at danne en sort suspension. Suspensionen fortyndet ved ultralydsbehandling ved stuetemperatur vakuumdialyseres derefter ved hjælp af en cellulosemembran for at fjerne ikke-fluorescerende stoffer. Funktionaliserede kulstofnanopartikler (FCNP'er) opnået efter filtrering. Ultralydsbehandlingsmetoden til fremstilling af kulstofkvanteprikker kræver lave udstyrskrav, enkel betjening, lave omkostninger, højt udbytte og lavt energiforbrug.
For anvendelses- eller mekanismeforskning er det nødvendigt at kontrollere størrelsen af kulstofkvanteprikker. I øjeblikket er den almindelige metode at fremstille kulstofkvanteprikker i nanoreaktorer. Det organiske udgangsmateriale absorberes i en porøs nanoreaktor gennem kapillære kræfter, og det organiske udgangsmateriale knækkes i nanoreaktoren for at fjerne nanoreaktoren og opnå kulstofkvanteprikker.
Overfladepassivering og funktionalisering
Kvanteeffektiviteten af kulstofkvanteprikker uden overfladepassivering er normalt meget lav. For at imødekomme specifikke applikationsbehov passiverer og funktionaliserer folk kulstofkvanteprikker gennem kovalent binding, koordination, π - π-interaktion, sol-gel-interaktion og andre måder. Funktionalisering af kulstofkvanteprikker kan forbedre både deres optiske og fysisk-kemiske egenskaber.
Heteroatom doping
Doping med heteroatomer er almindeligt anvendt til at regulere luminescensen af stoffer. Almindelige heteroatomer omfatter nitrogen (N), svovl (S), phosphor (P), silicium (Si), etc. Nitrogen (N)-doping kan øge fotoluminescensen betydeligt, og emissionsintensiteten er relateret til nitrogenindholdet; Silicium (Si)-doterede kulstofkvanteprikker kan udvise en specifik reaktion på H2O2.
Sammensat af kulstofkvanteprikker
Carbon quantum dot-kompositter kan kombinere deres fluorescensegenskaber med de elektriske, magnetiske, optiske og andre egenskaber af uorganiske nanopartikler for at imødekomme behovene i forskellige anvendelsesområder. I henhold til egenskaberne af kompositmaterialer kan de opdeles i to typer: ædelmetalkompositter (såsom Ag) og halvlederkompositter (såsom TiO2, Fe2O3, Cu2O osv.).
Anvendelsen af Carbon Quantum Dots
Kulstofkvanteprikker har mange fremragende egenskaber såsom stærk fotoluminescens, stærk elektronoverførselsevne og god biokompatibilitet og har en enorm potentiel anvendelsesværdi inden for områder som biologi, medicin, kemiteknik og elektronik
Biobilleddannelse
Den stærke luminescens og gode biologiske lave toksicitet af kulstofkvanteprikker kan bruges til at erstatte halvlederkvanteprikker og organiske farvestoffer. Sammenlignet med traditionelle cellemarkører er deres største fordel flerfarvet luminescens, hvilket er gavnligt for forskere at kontrollere og vælge excitations- og emissionsbølgelængder i henhold til forskellige billeddannelsesbehov. Med uddybningen af forskningen har selektiv cellemålretning af kulstofkvanteprikker brede anvendelsesmuligheder inden for biologisk billeddannelse i fremtiden.
Sygdomsbehandling
Kulstofkvanteprikker kan tjene som fotosensibilisatorer for visse specifikke tumorer, mens kulstofkvanteprikker samlet i specifikke områder kan hæmme væksten af kræftceller gennem specifik bølgelængdebestråling. Forskere bruger det også som en nanobærer og tracker til at overvåge leveringsprocessen af lægemidler eller gener. Ved at overvåge fluorescenssignalet fra kulstofkvanteprikker kan lægemidlers leveringseffekt udledes og derved optimere injektionsmetoden og doseringen af lægemidler.
Selvlysende materialer
På grund af dets fremragende optoelektroniske egenskaber kan kulstofkvanteprikker bruges til fotoelektrisk konvertering. Mirtchev et al. forberedte kulstof-kvanteprik-sensibiliserede titaniumdioxid-solceller.
Fotokatalytiske applikationer
Overfladen af kulstofkvanteprikker har rigelige funktionelle grupper og fremragende elektronoverførselsevne, hvilket giver dem fremragende fotokatalytisk og elektrokemisk katalytisk ydeevne. Yu et al. fremstillede kulstofkvanteprikker P25 TiO2 nanokompositter ved hjælp af en et-trins hydrotermisk metode. Kulstofkvanteprikker tjener som elektronlagringspuljer og kan effektivt fremme den katalytiske brintgenerering af P25 TiO2 under UV-bestråling.
Kemisk sansning
Den lave toksicitet, biokompatibilitet og fotostabilitet af kulstofkvanteprikker kan bruges til at detektere molekyler såsom metalioner, metaller og anioner.
Fluorescerende blæk
Kulstofkvanteprikker kan udsende betydelig fluorescens under ultraviolet lysbestråling og har stærk fotostabilitet, hvilket gør dem brugt som fluorescerende blæk. Gao et al. trykte farveløse kulstofkvanteprikker på papirudskæringer til anti-forfalskning af blæk og informationskryptering.
SAT NANO er en af de bedste leverandører af CQD carbon quantum dots nanopartikler i Kina, hvis du har nogle interessante, er du velkommen til at kontakte os på admin@satnano.com
