Acta Chimica Sinica ›› 2020, Vol. 78 ›› Issue (12): 1349-1365.DOI: 10.6023/A20060274 Previous Articles     Next Articles

Review

从量子点的角度审视碳点的研究进展

刘艳红a, 张东旭a, 毛宝东a, 黄慧b, 刘阳b, 谭华桥c, 康振辉b,c   

  1. a 江苏大学 绿色化学与化工技术研究院 化学化工学院 镇江 212013;
    b 苏州大学 功能纳米与软物质研究院 江苏省碳基功能材料与器件重点实验室 苏州 215123;
    c 东北师范大学 先进材料研究院 长春 130024
  • 投稿日期:2020-07-10 发布日期:2020-08-26
  • 通讯作者: 毛宝东, 黄慧, 刘阳, 康振辉 E-mail:maobd@ujs.edu.cn;hhuang0618@suda.edu.cn;yangl@suda.edu.cn;zhkang@suda.edu.cn
  • 作者简介:刘艳红,女,江苏大学化学与化工学院助理研究员.主要从事基于量子点和二维材料的复合纳米结构的设计、制备及催化应用.
    张东旭,男,江苏大学化学化工学院在读硕士研究生,主要从事新型环境友好量子点合成及催化性质研究.
    黄慧,女,苏州大学功能纳米与软物质研究院副教授,硕士生导师.主要以碳、金属及半导体纳米材料为研究核心,利用简单的化学手段设计合成复合纳米材料,致力于多功能、复合体系的设计与构筑,揭示其结构与催化之间的相互关系.
    毛宝东,男,江苏大学化学与化工学院研究员,博士生导师,江苏特聘教授.2012年获得美国凯斯西储大学博士学位.2017年入选国家人社部高层次留学人才、2016年江苏特聘教授、2016年江苏省"双创团队"、2015年江苏省"双创博士"等多项重要人才计划.研究主要集中在环境友好新型量子点的光电性质调控、超快光谱及光催化和电催化应用.
    刘阳,女,苏州大学功能纳米与软物质研究院教授,博士生导师.2019年获江苏省杰出青年基金资助.2018年获江苏省第十五批"六大人才高峰"高层次人才,江苏高校青蓝工程青年学术带头人,国家级教学成果奖二等奖.主要以胶体化学为研究手段,以金属、半导体纳米材料及其复合结构为研究核心,致力于多功能、复合体系的设计与构筑,揭示其结构与性质间的相互关系.利用复合体系的协同效应、能量传递来实现多级纳米结构的构筑与性能的仿生设计.研究目标瞄准太阳能利用、环境与新能源、植物生长等领域.
    谭华桥,男,东北师范大学化学学院教授,硕士生导师.主要从事有关无机微纳米材料及多金属氧酸盐合成和催化性能研究.
    康振辉,男,苏州大学功能纳米与软物质研究院教授,博士生导师,江苏省特聘教授.国家杰出青年基金获得者、国家"万人计划"科技创新领军人才、科技部中青年科技创新领军人才、英国皇家化学会会士.以碳量子点等为研究核心,致力于揭示介观体系中簇、量子点、纳米粒子的光电化学性质以及相关的基本规律.瞄准碳量子点等在新能源材料、高效光/电催化、现代农业与环境保护等领域的应用.
  • 基金资助:
    项目受国家自然科学基金(Nos.21908081,21501072,51972216,51725204,21771132,52041202)、国家MCF能源研究与开发计划(No.2018YFE0306105)、国家自然科学基金创新群体项目(No.51821002)、江苏省自然科学基金(Nos.BK20190041,BK20150489)、苏州纳米科技协同创新中心、江苏省高等学校优先学术项目开发和“111”项目资助.

Progress in Carbon Dots from the Perspective of Quantum Dots

Liu Yanhonga, Zhang Dongxua, Mao Baodonga, Huang Huib, Liu Yangb, Tan Huaqiaoc, Kang Zhenhuib,c   

  1. a Institute of Green Chemistry & Chemical Technology, School of Chemistry and Chemical Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China;
    b Institute of Functional Nano and Soft Materials (FUNSOM), Jiangsu Key Laboratory for Carbon-based Functional Materials and Devices, Soochow University, Suzhou 215123, China;
    c Institute of Advanced Materials, Northeast Normal University, Changchun 130024, China
  • Received:2020-07-10 Published:2020-08-26
  • Supported by:
    Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Nos. 21908081, 21501072, 51972216, 51725204, 21771132, 52041202 ), the National MCF Energy R&D Program (No. 2018YFE0306105), Innovative Research Group Project of the National Natural Science Foundation of China (No. 51821002), Natural Science Foundation of Jiangsu Province (Nos. BK20190041 and BK20150489), Collaborative Innovation Center of Suzhou Nano Science & Technology, the Priority Academic Program Development of Jiangsu Higher Education Institutions (PAPD), and the 111 Project.

Carbon dots (CDots) not only possess the characteristics of strong luminescence and small size similar to traditional quantum dots, but also show the advantages of good water dispersibility and biocompatibility beyond traditional quantum dots. As an emerging branch of the quantum dots family, the structure, synthetic chemistry and photoelectric properties of CDots are quite different from those of traditional quantum dots, which also provide new opportunities and challenges for the development of quantum dots. With the rapid development and deepening of the field of CDots, it is more and more necessary to compare them with traditional quantum dots on some basic concepts, and to clarify the unique characteristics and key challenges of CDots from the view of traditional quantum dots. In this review, we focus on the aspects of basic structure, synthetic chemistry, optical properties and application research, in an effort to reexamine the research progress and challenges in CDots from the view of fundamental concepts of traditional quantum dots.

Key words: carbon dots, traditional quantum dots, optical property, biological application, photoelectronic devices, catalysis