Tổng hợpChấm lượng tử cacbon
Việc tổng hợp các chấm lượng tử carbon có thể chủ yếu được chia thành hai loại: phương pháp từ trên xuống và phương pháp từ dưới lên. Thông qua quá trình tiền xử lý, chuẩn bị và xử lý tiếp theo, các chấm lượng tử carbon có thể được kiểm soát về kích thước, thụ động trên bề mặt, pha tạp các nguyên tử dị thể và nanocompozit để đáp ứng các yêu cầu.
Cách tiếp cận từ trên xuống
Phương pháp từ trên xuống: phương pháp cắt đốt bằng laser, phương pháp điện hóa, phương pháp phóng điện hồ quang.
phóng hồ quang
Tiến sĩ Xu đã tổng hợp các hạt nano carbon huỳnh quang màu xanh và màu vàng sử dụng tro carbon làm nguồn carbon bằng phương pháp phóng hồ quang. Bottini và cộng sự. tổng hợp các chấm lượng tử carbon huỳnh quang màu xanh lá cây màu vàng sử dụng ống nano carbon đơn vách làm nguồn carbon. Sun và cộng sự. Các chấm lượng tử carbon đã được chế tạo có kích thước hạt nanocompozit nhỏ hơn 10 nm, có thể sử dụng để chuyển đổi quang điện.
Phương pháp phóng điện hồ quang có năng suất tương đối thấp, quá trình tinh chế phức tạp, thu gom sản phẩm khó khăn, hàm lượng oxy cao và không cần sửa đổi bề mặt. Cơ chế phát quang của nó có thể tương tự như cơ chế phát quang của ống nano cacbon.
Phương pháp cắt đốt bằng laser
Tiến sĩ Sun đã chế tạo các chấm lượng tử carbon huỳnh quang sử dụng carbon làm mục tiêu thông qua quá trình cắt bỏ bằng laser.
Tiến sĩ Hu đã tổng hợp các chấm lượng tử carbon với chức năng bề mặt đồng thời bằng phương pháp cắt bỏ bằng laser trong một bước.
Phương pháp cắt bỏ bằng laser đòi hỏi các dụng cụ đắt tiền và bổ sung dung môi hữu cơ để thay đổi trạng thái bề mặt nhằm tạo ra các chấm lượng tử carbon huỳnh quang.
Phương pháp điện hóa
Phương pháp oxy hóa điện hóa là phương pháp điều chế các chấm lượng tử carbon bằng cách oxy hóa nguồn carbon W bằng phương pháp điện hóa. Chu và cộng sự. thu được các chấm lượng tử carbon bằng quá trình oxy hóa điện hóa ống nano carbon đa vách (MwCNTs).
Phương pháp điện hóa có những ưu điểm riêng trong phân tích cấu trúc bề mặt và nghiên cứu cơ chế phát quang, bao gồm chi phí vật liệu thấp, điều kiện ôn hòa, xử lý sau đơn giản.
Cách tiếp cận từ dưới lên
Phương pháp từ dưới lên: Phương pháp cacbon hóa hữu cơ, phương pháp vi sóng, phương pháp thủy nhiệt, phương pháp đốt, phương pháp xử lý siêu âm, v.v.
Phương pháp cacbon hóa hữu cơ
Phương pháp cacbon hóa hữu cơ: Có thể thu được các chấm lượng tử carbon có khả năng phát huỳnh quang bằng cách cacbon hóa các tiền chất hữu cơ và có thể chuẩn bị các chấm lượng tử carbon hòa tan trong nước/hòa tan trong dầu với chức năng bề mặt. Các phương pháp cacbon hóa hữu cơ có thể được chia thành hai loại: cacbon hóa gia nhiệt và cacbon hóa mất nước axit. Phương pháp này có thể thay đổi hiệu suất của các chấm lượng tử carbon bằng cách chọn các tiền chất cacbon hóa khác nhau hoặc các chất phủ bề mặt khác nhau
Phương pháp vi sóng
Vi sóng dùng để chỉ sóng điện từ có tần số bước sóng trong khoảng từ 300 MHz đến 300 GHz. Đặc điểm của lò vi sóng là tập trung năng lượng, tính đồng nhất, hiệu suất cao và thời gian phản ứng ngắn. Các nguồn carbon khác nhau như sucrose, oxit than chì (GO), glucose, chitosan, polyethylen glycol, dimethylformamide (DMF), v.v. có thể được chọn để điều chế các chấm lượng tử carbon tương ứng.
Phương pháp thủy nhiệt
Tổng hợp các chất trong lò phản ứng sử dụng nước làm dung môi trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao. Phương pháp mở rộng của nó là phương pháp hòa tan sử dụng dung môi hữu cơ. Quá trình chuẩn bị thủy nhiệt tương đối đơn giản và dễ kiểm soát. Phản ứng đồng thời trong không gian hạn chế có thể ngăn chặn sự bay hơi của chất hữu cơ. Các đặc tính của chấm lượng tử carbon được tạo ra khác nhau tùy thuộc vào dung môi được sử dụng.
Phương pháp đốt
Quá trình điều chế chấm lượng tử carbon bằng phương pháp đốt hoạt động đơn giản, yêu cầu thiết bị thấp và có độ lặp lại cao nhưng khó kiểm soát sự phân bố kích thước hạt của sản phẩm.
Phương pháp xử lý siêu âm
Tiến sĩ Li đã thêm than hoạt tính vào nước hydrogen peroxide để tạo thành huyền phù màu đen. Huyền phù được pha loãng bằng xử lý siêu âm ở nhiệt độ phòng sau đó được thẩm tách chân không bằng màng xenlulo để loại bỏ các chất không phát huỳnh quang. Các hạt nano carbon chức năng (FCNP) thu được sau khi lọc. Phương pháp xử lý siêu âm để chuẩn bị các chấm lượng tử carbon đòi hỏi yêu cầu thiết bị thấp, vận hành đơn giản, chi phí thấp, năng suất cao và tiêu thụ năng lượng thấp.
Đối với nghiên cứu ứng dụng hoặc cơ chế, cần kiểm soát kích thước của các chấm lượng tử carbon. Hiện nay, phương pháp phổ biến là chế tạo chấm lượng tử carbon trong lò phản ứng nano. Vật liệu ban đầu hữu cơ được hấp thụ vào lò phản ứng nano xốp thông qua lực mao dẫn và vật liệu ban đầu hữu cơ bị nứt trong lò phản ứng nano để loại bỏ lò phản ứng nano và thu được các chấm lượng tử carbon.
Thụ động bề mặt và chức năng hóa
Hiệu suất lượng tử của các chấm lượng tử carbon không bị thụ động bề mặt thường rất thấp. Để đáp ứng nhu cầu ứng dụng cụ thể, người ta thụ động hóa và chức năng hóa các chấm lượng tử carbon thông qua liên kết cộng hóa trị, phối hợp, tương tác π - π, tương tác sol gel và các cách khác. Chức năng của các chấm lượng tử carbon có thể cải thiện cả tính chất quang học và hóa lý của chúng.
Doping dị hợp tử
Doping với các dị tố thường được sử dụng để điều chỉnh sự phát quang của các chất. Các nguyên tử dị hợp phổ biến bao gồm nitơ (N), lưu huỳnh (S), phốt pho (P), silicon (Si), v.v. Pha tạp nitơ (N) có thể tăng cường đáng kể khả năng phát quang và cường độ phát xạ có liên quan đến hàm lượng nitơ; Các chấm lượng tử carbon pha tạp silicon (Si) có thể biểu hiện phản ứng cụ thể với H2O2.
Tổ hợp các chấm lượng tử carbon
Vật liệu tổng hợp chấm lượng tử carbon có thể kết hợp các đặc tính huỳnh quang của chúng với các đặc tính điện, từ, quang và các đặc tính khác của hạt nano vô cơ để đáp ứng nhu cầu của các lĩnh vực ứng dụng khác nhau. Theo tính chất của vật liệu composite, chúng có thể được chia thành hai loại: vật liệu tổng hợp kim loại quý (như Ag) và vật liệu tổng hợp bán dẫn (như TiO2, Fe2O3, Cu2O, v.v.).
Ứng dụng của chấm lượng tử cacbon
Chấm lượng tử carbon có nhiều đặc tính ưu việt như phát quang mạnh, khả năng truyền electron mạnh, tương thích sinh học tốt và có giá trị ứng dụng tiềm năng to lớn trong các lĩnh vực như sinh học, y học, kỹ thuật hóa học và điện tử.
Hình ảnh sinh học
Khả năng phát quang mạnh và độc tính sinh học thấp của chấm lượng tử carbon có thể được sử dụng để thay thế chấm lượng tử bán dẫn và thuốc nhuộm hữu cơ. So với các dấu hiệu tế bào truyền thống, ưu điểm lớn nhất của chúng là phát quang nhiều màu, giúp các nhà nghiên cứu kiểm soát và lựa chọn bước sóng kích thích và phát xạ theo các nhu cầu hình ảnh khác nhau. Với việc nghiên cứu sâu hơn, việc nhắm mục tiêu tế bào có chọn lọc của các chấm lượng tử carbon có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực hình ảnh sinh học trong tương lai.
Điều trị bệnh
Các chấm lượng tử carbon có thể đóng vai trò là chất nhạy quang đối với một số khối u cụ thể, trong khi các chấm lượng tử carbon tập trung ở các khu vực cụ thể có thể ức chế sự phát triển của tế bào ung thư thông qua chiếu xạ bước sóng cụ thể. Các nhà nghiên cứu cũng sử dụng nó như một vật mang nano và thiết bị theo dõi để theo dõi quá trình phân phối thuốc hoặc gen. Bằng cách theo dõi tín hiệu huỳnh quang của các chấm lượng tử carbon, có thể suy ra tác dụng phân phối thuốc, từ đó tối ưu hóa phương pháp tiêm và liều lượng thuốc.
Vật liệu phát quang
Do đặc tính quang điện tử tuyệt vời của nó, các chấm lượng tử carbon có thể được sử dụng để chuyển đổi quang điện. Mirtchev và cộng sự. pin mặt trời titan dioxide nhạy cảm chấm lượng tử carbon đã được chuẩn bị.
Ứng dụng quang xúc tác
Bề mặt của các chấm lượng tử carbon có các nhóm chức phong phú và khả năng chuyển điện tử tuyệt vời, mang lại cho chúng hiệu suất xúc tác quang xúc tác và điện hóa tuyệt vời. Yu và cộng sự. chế tạo được chấm lượng tử carbon P25 TiO2 nanocompozit bằng phương pháp thủy nhiệt một bước. Các chấm lượng tử carbon đóng vai trò là bể lưu trữ điện tử và có thể thúc đẩy hiệu quả quá trình tạo hydro xúc tác P25 TiO2 dưới bức xạ UV.
Cảm biến hóa học
Độc tính thấp, khả năng tương thích sinh học và khả năng quang hóa của chấm lượng tử carbon có thể được sử dụng để phát hiện các phân tử như ion kim loại, kim loại và anion.
Mực huỳnh quang
Các chấm lượng tử carbon có thể phát ra huỳnh quang đáng kể dưới bức xạ tia cực tím và có khả năng quang hóa mạnh, khiến chúng được sử dụng làm mực huỳnh quang. Gao và cộng sự. in chấm lượng tử carbon không màu trên Giấy cắt để chống giả mực và mã hóa thông tin.
SAT NANO là một trong những nhà cung cấp hạt nano chấm lượng tử carbon CQD tốt nhất tại Trung Quốc, nếu bạn có thắc mắc gì, vui lòng liên hệ với chúng tôi tại admin@satnano.com
