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熒光碳量子點是一類尺寸小于10nm的類球形碳基納米材料，具有制備簡易、光學和表面性質(zhì)可調(diào)、生物相容性優(yōu)異等優(yōu)良特性，廣泛應用于生物傳感器、生物成像、藥物輸送、發(fā)光器件和光催化領域。但是，多數(shù)碳量子點在聚集態(tài)由于粒子間相互作用會產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)移、表面電子躍遷和碳核間π–π相互作用等非輻射躍遷方式，使得本身在溶液相中具有熒光特性的碳量子點在聚集態(tài)時發(fā)生熒光猝滅，這種現(xiàn)象被稱為聚集誘導熒光猝滅效應(ACQ)。

聚集誘導熒光猝滅（ACQ）效應的存在使得碳量子點在固態(tài)發(fā)光領域的發(fā)展受到了限制，合成自身具有抗ACQ效應的固態(tài)發(fā)光碳量子點引起了研究者的廣泛關注，并得到了快速發(fā)展。

固態(tài)發(fā)光碳量子點的制備方法

根據(jù)文獻Recent advancements of solid-state emissive carbon dots: A review報道，目前研究人員開發(fā)的固態(tài)發(fā)光碳量子點的合成方法包括間接和直接制備。

• 間接制備

  間接制備可以通過吸附、嵌入和包覆將已經(jīng)形成的碳量子點分散到適當?shù)幕|(zhì)中，或者通過設計碳量子點表面使其具有適當?shù)目臻g位阻或電荷分布來獲得固態(tài)發(fā)光碳量子點。這兩種方法都依賴于碳量子點顆粒分散或表面工程來實現(xiàn)足夠的距離減弱ACQ效應。

  
  

• 直接制備

  直接制備主要通過原位分散、原位表面工程或形成具有AIE特征的碳量子點，可以一步獲得固態(tài)發(fā)光碳量子點。值得一提的是，通過原位分散或表面工程直接合成固態(tài)發(fā)光碳量子點的基本原理類似于間接制備，因此它們也面臨著充分分散和有效發(fā)光顧此失彼的困境；而AIE碳量子點不受這些挑戰(zhàn)的影響，具有較好的前景。

固態(tài)發(fā)光碳量子點的性質(zhì)和應用

• 良好的穩(wěn)定性

  與僅在液體分散狀態(tài)下發(fā)射的碳量子點相比，由于分散劑的保護作用，固態(tài)發(fā)光碳量子點在惡劣環(huán)境（如高溫、高濕度）下通常表現(xiàn)出更好的化學穩(wěn)定性（如耐酸堿）和物理穩(wěn)定性。

  
  

• 高熒光效率

  由于結(jié)合能的增加和內(nèi)振動的降低，固態(tài)發(fā)光碳量子點的熒光效率通常高于常規(guī)碳量子點。

  
  

• 易于加工與儲存

  與液體或液體分散體（常規(guī)碳量子點）相比，固體粉末（固態(tài)發(fā)光碳量子點）更易于加工和儲存。

• 
  

由于固態(tài)發(fā)光碳量子點克服了ACQ效應，因此拓寬了其在固態(tài)發(fā)光領域的應用范圍，在常規(guī)碳量子點無法滿足的各個領域得到了廣泛的應用，包括光電子器件（如發(fā)光二極管、發(fā)光太陽聚光器、太陽能電池)、光傳輸器件、多模式信息加密、條帶傳感、壓力傳感、指紋識別以及紫外線屏蔽等。

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聚集誘導發(fā)光碳量子點

不同發(fā)光顏色的聚集誘導發(fā)光碳量子點粉末在365nm紫外燈下發(fā)光照片

（從左到右分別是紅光、橙光、黃光、綠光）

聚集誘導發(fā)光（AIE）碳量子點 紅光

XF355

外觀：紅色粉末

尺寸：2-10nm（HRTEM）

發(fā)光：紅光

AIE碳量子點-紅光在365nm紫外燈下發(fā)光照片

（分散劑：乙酸，溶劑：乙醇+水）

自左到右：水含量為 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%

聚集誘導發(fā)光（AIE）碳量子點 橙光

XF356

外觀：橙色粉末

尺寸：2-10nm（HRTEM）

發(fā)光：橙光

AIE碳量子點-橙光在365nm紫外燈下發(fā)光照片

（分散劑：乙酸，溶劑：乙醇+水）

自左到右：水含量為 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%

聚集誘導發(fā)光（AIE）碳量子點 黃光

XF357

外觀：黃色粉末

尺寸：2-10nm（HRTEM）

發(fā)光：黃光

AIE碳量子點-黃光在365nm紫外燈下發(fā)光照片

（分散劑：乙酸，溶劑：乙醇+水）

自左到右：水含量為 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%

聚集誘導發(fā)光（AIE）碳量子點 綠光

XF358

外觀：黃色粉末

尺寸：2-10nm（HRTEM）

發(fā)光：綠光

AIE碳量子點-綠光在365nm紫外燈下發(fā)光照片

（分散劑：乙酸，溶劑：乙醇+水）

自左到右：水含量為 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%

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聚集誘導發(fā)光（AIE）碳量子點 紅光

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