合成碳量子点方法总结

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碳源：柠檬酸 荧光颜色：蓝色 尺寸：~0.9 nm QY：47% 掺杂硅元素
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Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 1027–1031
ACS Nano 2016, 10, 484−491 IF：13.942 A
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碳源：对苯二胺 荧光颜色：各种 尺寸：~2.6 nm QY：24% 层析分离
A. Kumar et al., Green synthesis of carbon dots from AOcimum sanctum for effective fluorescent sensing o2f7 Pb 2+ ions and live cell imaging. Sensors Actuators B: Chem. 242, 679-686 (2017).
fluorescent application. Analyst 137, 5392-5397 (2012).
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A R. R. Gaddam,. RSC Adv. 4, 57137-57143 (2014).
碳源：樟脑 荧光颜色：蓝色 尺寸：1~4 nm lex/lem: 320/510 nm QY：21.16%
碳源：鸡蛋壳 荧光颜色：蓝色 尺寸：~5 nm lex/lem: 365/450 nm QY：14% 线性范围：0.5~80 μmol L—1 检测限：0.48 μmol L—1
Q. Wang, X. Liu, L. Zhang, Y. Lv, Microwave-assisted synthesis of carbon nanodots through an eggshell membrane and their
碳源：甘蔗汁 荧光颜色：蓝色 尺寸：~3 nm lex/lem: 365/474 nm QY：5.76%
Mehta, V.N., Mater Sci Eng C Mater Biol Appl,A2014. 38: p. 20-7
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碳源：心里美
荧光颜色：蓝色
尺寸：1.2~6 nm
lex/lem: 330/420 nm QY：13.6% 线性范围：0.02–40 μM 检测限：0.13 μM
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2.2 Carbon sources
化学物质
•葡萄糖、蔗糖、丙三醇、柠檬酸……
绿色来源的前体化合物
•菠菜（2017） •草莓汁（2013）、蛋壳（2012）、樟脑（2014）、 康乃馨（2016）、猪肉（2018）、苹果汁 （2015）、甘蔗汁（2014）、心里美（2016）、 燕麦（2015） •圣罗勒叶（2017）
碳源：猪肉 荧光颜色：蓝色 尺寸：~3.5 nm lex/lem: 365/450 nm QY：17.3% 线性范围：0.1–100 μM & 100–500 μM 检测限：0.05 μM
Zhao, C., et al., Green synthesis of carbon dots from pork and application as nanosensors for uric acid detection. Spectrochim Acta A MA ol Biomol Spectrosc, 2018. 190: p. 36203-367
W. Liu et al., Green synthesis of carbon dots from rose-heart radish and application for Fe 3+ detection and
cell imaging. Sensors Actuators B: Chem. 241, 190-198 (A2017).
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1.1 Bottom up methods
Bottom up methods involve the conversion of smaller particles into C-dots of desired size range. E.g. •Microwave assisted pyrolysis •Hydrothermal methods •Thermal / combustion •Solvothermal methods ,ect.
1、来源
✓豆类：红豆、绿豆、黄豆、黑豆、花生
✓谷物：稻子、谷子、高粱等
✓深色果蔬：茄子、紫色洋葱、火龙果、芒果、紫甘蓝……
2、优化条件
✓温度、反应时间、溶剂、pH等
3、掺杂
✓N、S、Si、B
4、表面钝化和修饰
✓-COOH、-OH、-NH2
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ACS Nano 2016, 10, 484−491 IF：13.942 A
11
复合薄膜
Angew. Chem. 2015, 127, 5450 –5453 IF：11.99A4
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在K2S2O8溶液中电化学剥离石墨 碳源：石墨 荧光颜色：红色 尺寸：~3 nm
Chem. Commun., 2015, 51, 2544--2546
Summary of Carbon Dots
2018-4-3
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1
背景介绍
• 量子点是准零维半导体纳米材料，由于电子和空穴被量 子限域，连续的能带结构变成具有分子特性的分离能级 结构，受激后可以发射荧光，基于自身的量子效应，展 现出独特的性质：尺寸效应、量子限域效应、宏观量子 隧道效应和表面效应。因此展现出不同于宏观材料的物 理化学性质，在太阳能电池、发光器件、光学生物标记、 催化、功能材料等领域有着广阔的应用前景。
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碳源：康乃馨 荧光颜色：蓝色 尺寸：6~9 nm lex/lem: 320/435 nm 线性范围：3.2~11.7
Zhong, D., et al., Carbon dots originated from Acarnation for fluorescent and colorime2t2ric pH sensing. Materials Letters, 2016. 166: p. 89-92.
3 nM
Hg2+
0.48 μmol L—1
GSH
多种金属离 子均可使其 荧光猝灭
pH
0.05 μM
UA
0.02–40 μM
0.13 μM
Fe3+
0.01–1.0 μM
0.59 nM
Pb2+
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小结
•通常采用水热合成法，该方法简单、方便、易操作 •分离方法上通常配合使用过滤、离心、透析等手段 •合成的碳量子点水溶性好、生物相容性好、荧光稳定性强 •QY普遍较低，在20%以下，因此寻找QY更大的天然材料是非常必要的
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J. Mater. Chem. C, 2015, 3, 9514--9518
碳源：燕麦 荧光颜色：蓝色 尺寸：20~40 nm lex/lem: 360/438 nm QY：37.4%
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碳源：圣罗勒 荧光颜色：绿色 尺寸：~3 nm lex/lem： 450/470 nm QY：9.3% 线性范围：0.01–1.0 μM 检测限：0.59 nM
• 传统的量子点一般是从铅、镉及硅的混合物中提取得到，
毒性大、对环境危害大，因此人们在寻求毒性较低的材
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• J. AM. CHEM. SOC. 2004, 12A6, 12736-12737
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1.1 Top down methods
This approach involves the conversion of large particles into smaller one (C-dots) in nano-size range via different methods. E.g. •Arc discharge •Plasma discharge •Laser ablation •Chemical or electrochemical oxidation ect.
碳源：草莓汁 荧光颜色：蓝色 尺寸：~5.2 nm lex/lem: 360/427 nm QY：6.3% 线性范围：10 nM~50 mM 检测限：3 nM
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Q. Wang, X. Liu, L. Zhang, Y. Lv, Microwave-assisted synthesis of carbAon nanodots through an eggshell membrane and their fl1u9orescent application. Analyst 137, 5392-5397 (2012).
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L. Li et al., Journal of Materials Chemistry B 5, 7A328-7334 (2017).
碳源：菠菜 荧光颜色：红色 尺寸：3~11 nm lex/lem: 440/680 nm QY：15.34%17
A H. Huang et al., RSC Advances 3, 21691 (2013).
编号 发光颜色 碳源 尺寸/nm lex/lem
1
红色 菠菜 3~11 440/680
2
蓝色 草莓汁 ~5.2 360/427
3
蓝色 蛋壳
~5
3Biblioteka Baidu5/450
4
蓝色
樟脑
1~4
320/510
5
蓝色 康乃馨 6~9
320/435
6
蓝色 猪肉 ~3.5 365/450
7
蓝色 甘蔗汁 ~3
365/474
8
蓝色 心里美 1.2~6 330/420
9
蓝色 燕麦 20~40 360/438
10 绿色 圣罗勒 ~3
450/470
QY/% 15.34
6.3 14 21.16
17.3 5.76 13.6 37.4 9.3
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线性范围
检测限
待测物
10 nM~50 mM 0.5~80 μmol L—1
3.2~11.7 0.1–100 μM &
100–500 μM