SyntézaUhlíkové kvantové tečky
Syntézu uhlíkových kvantových teček lze především rozdělit do dvou kategorií: metoda shora dolů a metoda zdola nahoru. Prostřednictvím předúpravy, přípravy a následného zpracování lze kontrolovat velikost uhlíkových kvantových teček, pasivovat je na povrchu, dopovat heteroatomy a nanokompozity, aby byly splněny požadavky.
Přístup shora dolů
Metoda shora dolů: metoda laserové ablace, elektrochemická metoda, metoda obloukového výboje.
obloukový výboj
Dr. Xu syntetizoval modré a žluté fluorescenční uhlíkové nanočástice pomocí uhlíkového popela jako zdroje uhlíku pomocí metody obloukového výboje. Bottini a kol. syntetizované žlutozelené fluorescenční uhlíkové kvantové tečky s použitím jednostěnných uhlíkových nanotrubic jako zdrojů uhlíku. Sun a kol. připravené uhlíkové kvantové tečky s velikostí nanokompozitních částic menší než 10 nm, které lze použít pro fotoelektrickou konverzi.
Metoda obloukového výboje má relativně nízký výtěžek, složité čištění, obtížný sběr produktu, vysoký obsah kyslíku a nevyžaduje úpravu povrchu. Jeho luminiscenční mechanismus může být podobný jako u uhlíkových nanotrubic.
Metoda laserové ablace
Dr. Sun připravil fluorescenční uhlíkové kvantové tečky pomocí uhlíku jako cíle pomocí laserové ablace.
Dr. Hu syntetizoval uhlíkové kvantové tečky se současnou funkcionalizací povrchu pomocí metody laserové ablace v jednom kroku.
Metoda laserové ablace vyžaduje drahé nástroje a přidání organických rozpouštědel ke změně stavu povrchu, aby se vytvořily fluorescenční uhlíkové kvantové tečky.
Elektrochemická metoda
Metoda elektrochemické oxidace se týká způsobu přípravy uhlíkových kvantových teček oxidací zdroje uhlíku W pomocí elektrochemických metod. Zhou a kol. získané uhlíkové kvantové tečky elektrochemickou oxidací vícestěnných uhlíkových nanotrubic (MwCNT).
Elektrochemické metody mají jedinečné výhody v analýze povrchové struktury a výzkumu mechanismu luminiscence, včetně nízkých materiálových nákladů, mírných podmínek, jednoduché následné úpravy.
Přístup zdola nahoru
Metoda zdola nahoru: Metoda organické karbonizace, mikrovlnná metoda, hydrotermální metoda, metoda spalování, metoda úpravy ultrazvukem atd.
Metoda organické karbonizace
Metoda organické karbonizace: Uhlíkové kvantové tečky schopné emitovat fluorescenci lze získat karbonizací organických prekurzorů a lze připravit ve vodě rozpustné/v oleji rozpustné uhlíkové kvantové tečky s povrchovou funkcionalizací. Metody organické karbonizace lze rozdělit do dvou kategorií: karbonizace zahříváním a karbonizace kyselou dehydratací. Tato metoda může změnit výkon uhlíkových kvantových teček výběrem různých prekurzorů karbonizace nebo různých povrchových povlaků
Mikrovlnná metoda
Mikrovlnná trouba označuje elektromagnetické vlny s frekvencí vlnové délky mezi 300 MHz a 300 GHz. Vlastnosti mikrovln jsou koncentrace energie, rovnoměrnost, vysoká účinnost a krátká reakční doba. Různé zdroje uhlíku, jako je sacharóza, oxid grafitu (GO), glukóza, chitosan, polyethylenglykol, dimethylformamid (DMF), atd. mohou být vybrány pro přípravu odpovídajících uhlíkových kvantových teček.
Hydrotermální metoda
Syntetizovat látky v reaktoru s použitím vody jako rozpouštědla za podmínek vysoké teploty a tlaku. Jeho extenzní metodou je solvotermická metoda využívající organická rozpouštědla. Proces hydrotermální přípravy je poměrně jednoduchý a snadno ovladatelný. Současná reakce v uzavřeném prostoru může zabránit těkání organické hmoty. Vlastnosti vytvořených uhlíkových kvantových teček se liší v závislosti na použitém rozpouštědle.
Způsob spalování
Proces přípravy uhlíkových kvantových teček spalovací metodou je jednoduchý na provoz, vyžaduje nízké požadavky na vybavení a má vysokou opakovatelnost, ale distribuci velikosti částic produktu je obtížné řídit.
Metoda ošetření ultrazvukem
Dr. Li přidal aktivní uhlí do vody s peroxidem vodíku za vzniku černé suspenze. Suspenze zředěná působením ultrazvuku při teplotě místnosti se potom vakuově dialyzuje za použití celulózové membrány k odstranění nefluoreskujících látek. Funkcionalizované uhlíkové nanočástice (FCNP) získané po filtraci. Metoda ultrazvukového zpracování pro přípravu uhlíkových kvantových teček vyžaduje nízké požadavky na vybavení, jednoduchou obsluhu, nízké náklady, vysoký výnos a nízkou spotřebu energie.
Pro výzkum aplikací nebo mechanismů je nutné kontrolovat velikost uhlíkových kvantových teček. V současnosti je běžnou metodou příprava uhlíkových kvantových teček v nanoreaktorech. Organický výchozí materiál je absorbován do porézního nanoreaktoru prostřednictvím kapilárních sil a organický výchozí materiál je v nanoreaktoru krakován, aby se odstranil nanoreaktor a získaly se uhlíkové kvantové tečky.
Povrchová pasivace a funkcionalizace
Kvantová účinnost uhlíkových kvantových teček bez povrchové pasivace je obvykle velmi nízká. Aby lidé uspokojili specifické potřeby aplikací, pasivují a funkcionalizují uhlíkové kvantové tečky prostřednictvím kovalentní vazby, koordinace, π - π interakce, sol gelové interakce a dalšími způsoby. Funkcionalizace uhlíkových kvantových teček může zlepšit jejich optické i fyzikálně chemické vlastnosti.
Heteroatomový doping
Dopování heteroatomy se běžně používá k regulaci luminiscence látek. Mezi běžné heteroatomy patří dusík (N), síra (S), fosfor (P), křemík (Si) atd. Dopování dusíkem (N) může významně zvýšit fotoluminiscenci a intenzita emise souvisí s obsahem dusíku; Uhlíkové kvantové tečky dopované křemíkem (Si) mohou vykazovat specifickou odezvu na H2O2.
Kompozit uhlíkových kvantových teček
Kompozity s uhlíkovými kvantovými tečkami mohou kombinovat své fluorescenční vlastnosti s elektrickými, magnetickými, optickými a dalšími vlastnostmi anorganických nanočástic, aby vyhovovaly potřebám různých aplikačních oblastí. Podle vlastností kompozitních materiálů je lze rozdělit na dva typy: kompozity z drahých kovů (např. Ag) a polovodičové kompozity (např. TiO2, Fe2O3, Cu2O atd.).
Aplikace uhlíkových kvantových teček
Uhlíkové kvantové tečky mají mnoho vynikajících vlastností, jako je silná fotoluminiscence, silná schopnost přenosu elektronů a dobrá biokompatibilita, a mají obrovskou potenciální aplikační hodnotu v oborech, jako je biologie, medicína, chemické inženýrství a elektronika.
Biozobrazování
Silná luminiscence a dobrá biologická nízká toxicita uhlíkových kvantových teček lze použít k nahrazení polovodičových kvantových teček a organických barviv. Ve srovnání s tradičními buněčnými markery je jejich největší výhodou vícebarevná luminiscence, která je pro výzkumníky výhodná pro řízení a výběr vlnových délek excitace a emise podle různých potřeb zobrazování. S prohlubujícím se výzkumem má selektivní buněčné cílení uhlíkových kvantových teček v budoucnosti široké vyhlídky na uplatnění v oblasti biologického zobrazování.
Léčba nemocí
Uhlíkové kvantové tečky mohou sloužit jako fotosenzibilizátory pro určité specifické nádory, zatímco uhlíkové kvantové tečky seskupené ve specifických oblastech mohou inhibovat růst rakovinných buněk prostřednictvím ozařování na specifické vlnové délce. Výzkumníci jej také používají jako nanonosič a sledovač ke sledování procesu dodávání léků nebo genů. Monitorováním fluorescenčního signálu uhlíkových kvantových teček lze odvodit účinek podávání léků, čímž se optimalizuje injekční metoda a dávkování léků.
Luminiscenční materiály
Díky svým vynikajícím optoelektronickým vlastnostem mohou být uhlíkové kvantové tečky použity pro fotoelektrickou konverzi. Mirtchev a kol. připravené uhlíkové kvantové tečky citlivé na oxid titaničitý solární články.
Fotokatalytické aplikace
Povrch uhlíkových kvantových teček má bohaté funkční skupiny a vynikající schopnost přenosu elektronů, což jim dává vynikající fotokatalytický a elektrochemický katalytický výkon. Yu a kol. připravené uhlíkové kvantové tečky P25 TiO2 nanokompozity pomocí jednokrokové hydrotermální metody. Uhlíkové kvantové tečky slouží jako zásobníky elektronů a mohou účinně podporovat tvorbu katalytického vodíku P25 TiO2 pod UV zářením.
Chemické snímání
Nízká toxicita, biokompatibilita a fotostabilita uhlíkových kvantových teček mohou být použity k detekci molekul, jako jsou kovové ionty, kovy a anionty.
Fluorescenční inkoust
Uhlíkové kvantové tečky mohou emitovat významnou fluorescenci při ozařování ultrafialovým světlem a mají silnou fotostabilitu, díky čemuž se používají jako fluorescenční inkousty. Gao a kol. vytištěné bezbarvé uhlíkové kvantové tečky na papírové odřezky pro inkoust proti padělání a šifrování informací.
SAT NANO je jedním z nejlepších dodavatelů nanočástic CQD uhlíkových kvantových teček v Číně, pokud máte nějaké zajímavé, neváhejte nás kontaktovat na adrese admin@satnano.com
