西安瑞禧生物科技有限公司提供各種石墨烯、鈣鈦礦、量子點(diǎn)、納米顆粒、空穴傳輸材料、納米晶、半導(dǎo)體聚合物、超分子材料、過渡金屬配合物、化學(xué)試劑、化學(xué)原料藥等一系列產(chǎn)品。

石墨烯量子點(diǎn)(GQDs)與石墨烯相比，GQDs具有更強(qiáng)的量子限域效應(yīng)和邊界效應(yīng)，且毒性小、水溶性好、熒光性質(zhì)穩(wěn)定以及生物相容性好等。在不同波長的光激發(fā)下，由于其粒徑大小或表面官能團(tuán)的差別，GQDs可發(fā)射出不同波長的熒光，比如紫光、藍(lán)光、綠光、黃光和紅光等。

GQDs的制備方法較多，主要可以分為兩大類：自上而下法(Top-down)和自下而上法(Bottom-up)，下文主要介紹自上而下法。

自上而下法(Top-down)

GQDs的制備自上而下法是一種通過物理或化學(xué)的手段將大尺寸的石墨烯薄片(GSs)或納米片(GNPs)切割成更小尺寸的GQDs的方法。

方法：主要包括水熱法、電化學(xué)法和化學(xué)剝離法等。

優(yōu)點(diǎn)：操作步驟相對(duì)簡單、產(chǎn)率較高，是目前應(yīng)用較廣泛的一類方法

缺點(diǎn):由于其破碎位點(diǎn)的隨機(jī)性，難以嚴(yán)格控制GQDs的尺寸和結(jié)構(gòu)。

（1） 水熱法

水熱法反應(yīng)較快且方便有效，但制備過程中通常需使用強(qiáng)酸。

反應(yīng)機(jī)理：通過強(qiáng)酸對(duì)石墨烯進(jìn)行氧化，在碳晶格上引入環(huán)氧基團(tuán)或羰基等含氧官能團(tuán)，并在水熱條件下除去含氧官能團(tuán)上的氧原子，從而將石墨烯切割成GQDs。

步驟:

A、 在濃硫酸和濃硝酸的混合液中將石墨烯氧化；

B、 在氧化后的石墨烯片層上引入環(huán)氧基等含氧官能團(tuán)，這些含氧官能團(tuán)傾向于在碳骨架上排成一條直線；

C、 將氧化后的石墨烯在弱堿性條件下進(jìn)行水熱處理，去除含氧基團(tuán)，導(dǎo)致片層破裂，生成GQDs，最后過濾提純。生成的GQDs由于含有少量的含氧基團(tuán)，在酸性或堿性環(huán)境下具有可逆的質(zhì)子化過程。

2、電化學(xué)法

電化學(xué)法可以得到質(zhì)量穩(wěn)定的GQDs，但是原料處理復(fù)雜且產(chǎn)率較低。

反應(yīng)機(jī)理：是在石墨烯片層上的缺陷處提供電化學(xué)氧化位點(diǎn)，通過電極施加足夠的電位，驅(qū)動(dòng)水電離出羥基和氧自由基將碳晶格氧化，在石墨烯基面上產(chǎn)生呈線性排列的環(huán)氧基、羧基、羥基等含氧基團(tuán)，同時(shí)使堆疊的石墨烯片層之間的間距增大。

步驟:

A、 采用Pt作為參比電極，將涂有MWCNTs的工作電極插入到溶解有LiClO4碳酸丙烯酯電解液中，在電場(chǎng)(+1.1V)作用下，MWCNTs分子上的碳碳鍵被破壞并生成含氧基團(tuán)；

B、 施加－1V的電勢(shì)，使O-MWCNTs被電化學(xué)還原，并由于LiClO4與碳酸丙烯酯所形成的配合物會(huì)插入到MWCNTs分子內(nèi)部，導(dǎo)致其分子被撐開剝離，最終形成尺寸可調(diào)的GQDs。

3、化學(xué)剝離法

也稱為氧化切割法，是采用硫酸或硝酸等強(qiáng)酸對(duì)碳纖維(CF)、碳納米管(CNTs)或其他碳材料進(jìn)行氧化切割。

方法：在反應(yīng)過程中，將粉體碳材料與強(qiáng)酸氧化劑進(jìn)行混合，在強(qiáng)酸氧化作用下，碳材料被氧化成GO，然后其尺寸被進(jìn)一步氧化切割最終得到GQDs。首先在碳纖維上引入含氧官能團(tuán)(如環(huán)氧基或羥基)，這些含氧官能團(tuán)在C-C 晶格上排列成鏈狀結(jié)構(gòu)，使其所在的二維區(qū)域沿著鋸齒方向有斷裂傾向，最終在強(qiáng)氧化劑作用下發(fā)生氧化裂解形成GQDs。

特點(diǎn)：可通過控制反應(yīng)中的溫度從而得到不同尺寸、發(fā)射不同顏色熒光的GQDs。