合成碳量子点方法总结

lex/lem: 360/427 nm
QY：6.3% 线性范围：10 nM~50 mM 检测限：3 nM
H. Huang et al., RSC Advances 3, 21691 (2013).
Q. Wang, X. Liu, L. Zhang, Y. Lv, Microwave-assisted synthesis of carbon nanodots through an eggshell membrane and their fluorescent application. Analyst 137, 5392-5397 (2012).
碳源：燕麦
荧光颜色：蓝色 尺寸：20~40 nm
lex/lem: 360/438 nm
QY：37.4%
J. Mater. Chem. C, 2015, 3, 9514--9518
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
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
pH UA
Fe3+
Pb2+
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 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……
碳源：菠菜 荧光颜色：红色 尺寸：3~11 nm lex/lem: 440/680 nm L. Li et al., Journal of Materials Chemistry B 5, 7328-7334 (2017). QY：15.34%
碳源：草莓汁 荧光颜色：蓝色 尺寸：~5.2 nm
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, 2014. 38: p. 20-7
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%
Catalytic activity
other
Baidu Nhomakorabea.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.
ACS Nano 2016, 10, 484−491
IF：13.942
复合薄膜
Angew. Chem. 2015, 127, 5450 –5453 IF：11.994
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
碳源：柠檬酸 荧光颜色：蓝色 尺寸：~0.9 nm QY：47% 掺杂硅元素
Adv. Funct. Mater. 2011, 21, 1027–1031
ACS Nano 2016, 10, 484−491
IF：13.942
碳源：对苯二胺 荧光颜色：各种 尺寸：~2.6 nm QY：24%
层析分离
线性范围：0.02–40 μM
检测限：0.13 μM
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 (2017).
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.
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 Mol Biomol Spectrosc,
着广阔的应用前景。
• 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料。
• J. AM. CHEM. SOC. 2004, 126, 12736-12737
合 成
方法 碳源 大小形貌 发光颜色
荧光量子产率
应 用
Bio-imaging Drug delivery Cancer theranostics Photodynamic therapy Gene therapy Bio-sensing Bacterial imaging and antibacterial activity
碳源：樟脑 荧光颜色：蓝色 尺寸：1~4 nm lex/lem: 320/510 nm QY：21.16%
R. R. Gaddam,. RSC Adv. 4, 57137-57143 (2014).
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 carnation for fluorescent and colorimetric pH sensing. Materials Letters, 2016. 166: p. 89-92.
Summary of Carbon Dots
2018-4-3
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
编号 发光颜色 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 红色 蓝色 蓝色 蓝色 蓝色 蓝色 蓝色 蓝色 蓝色 绿色
碳源 菠菜 草莓汁 蛋壳 樟脑 康乃馨 猪肉 甘蔗汁 心里美 燕麦 圣罗勒
尺寸/nm 3~11 ~5.2 ~5 1~4 6~9 ~3.5 ~3 1.2~6 20~40 ~3
lex/lem 440/680 360/427 365/450 320/510 320/435 365/450 365/474 330/420 360/438 450/470
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 fluorescent application. Analyst 137, 5392-5397 (2012).
QY/% 15.34 6.3 14 21.16
线性范围
检测限
待测物
10 nM~50 mM 0.5~80 μmol L—1
3 nM 0.48 μmol L—1
Hg2+ GSH 多种金属离 子均可使其 荧光猝灭
3.2~11.7 17.3 5.76 13.6 37.4 9.3 0.01–1.0 μM 0.59 nM 0.02–40 μM 0.13 μM 0.1–100 μM & 100–500 μM 0.05 μM
A. Kumar et al., Green synthesis of carbon dots from Ocimum sanctum for effective fluorescent sensing of Pb 2+ ions and live cell imaging. Sensors Actuators B: Chem. 242, 679-686 (2017).
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）