从碳点到碳化聚合物点：发展和挑战

孟维雪，杨 柏，卢思宇*

(1. 郑州大学 化学学院(绿色催化中心)，河南 郑州 450001;2. 吉林大学化学学院 超分子结构与材料国家重点实验室，吉林 长春 130012)

1 引 言

2004年，科学家在碳纳米管制备中偶然发现了荧光碳点(CDs)[1]。作为新型的零维碳纳米材料，CDs不仅具有类似于传统量子点的发光性能与小尺寸特性，而且还具有水溶性好、生物毒性低和导电性好的优势[2-4]。因此，CDs在生命科学、环境分析及能源催化等领域受到极大关注。之前科学家一直认为CDs是无机材料，并称之为碳量子点(CQDs)。但是，对于利用多官能团小分子和聚合物为前驱体、通过自下而上方法(水热、溶剂热或微波等)制备的CDs，并不仅仅是无机材料，其兼具聚合物和量子点的优势。我们将这种经缩聚、消去和芳构化形成的CDs命名为碳化聚合物点(CPDs)。CPDs的性质更加丰富，尤其是它的荧光与光电化学性质等已成为研究热点。然而结构也更为复杂，人们对其结构、性质的理解和研究仍然处于萌芽阶段，还存在许多争议。目前，CPDs领域人们亟待解决的科学问题主要包括：(1)发光中心及多色CPDs的可控制备；(2)发光峰宽度的调控及CPDs的纯化；(3)CPDs的稳定性；(4)CPDs具体结构等。针对上述科学问题开展深入系列研究，无论是对深入理解碳纳米结构的基础科学问题，还是对推进它们在生物医学、光电及催化能源等领域的广泛应用都至关重要。本综述主要阐述CDs的制备、分类、发光机理、应用以及未来的发展和挑战。

2 碳点的合成方法、分类与表征

2.1 合成方法

随着CDs领域的发展，过去数年中出现了多种制备方法。……