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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、光學和表面性質可調、生物相容性優異等優良特性，廣泛應用于生物傳感器、生物成像、藥物輸送、發光器件和光催化領域。但是，多數碳量子點在聚集態由于粒子間相互作用會產生能量轉移、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時發生熒光猝滅，這種現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發光領域的發展受到了限制，合成自身具有抗ACQ效應的固態發光碳量子點引起了研究者的廣泛關注，并得到了快速發展。

固態發光碳量子點的制備方法

根據文獻Recent advancements of solid-state emissive carbon dots: A review報道，目前研究人員開發的固態發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、嵌入和包覆將已經形成的碳量子點分散到適當的基質中，或者通過設計碳量子點表面使其具有適當的空間位阻或電荷分布來獲得固態發光碳量子點。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，可以一步獲得固態發光碳量子點。值得一提的是，通過原位分散或表面工程直接合成固態發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光顧此失彼的困境；而AIE碳量子點不受這些挑戰的影響，具有較好的前景。

固態發光碳量子點的性質和應用

• 良好的穩定性

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

  
  

• 高熒光效率

  由于結合能的增加和內振動的降低，固態發光碳量子點的熒光效率通常高于常規碳量子點。

  
  

• 易于加工與儲存

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

• 
  

由于固態發光碳量子點克服了ACQ效應，因此拓寬了其在固態發光領域的應用范圍，在常規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（如發光二極管、發光太陽聚光器、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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聚集誘導發光碳量子點

不同發光顏色的聚集誘導發光碳量子點粉末在365nm紫外燈下發光照片

（從左到右分別是紅光、橙光、黃光、綠光）

聚集誘導發光（AIE）碳量子點 紅光

XF355

外觀：紅色粉末

尺寸：2-10nm（HRTEM）

發光：紅光

AIE碳量子點-紅光在365nm紫外燈下發光照片

（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%

聚集誘導發光（AIE）碳量子點 橙光

XF356

外觀：橙色粉末

尺寸：2-10nm（HRTEM）

發光：橙光

AIE碳量子點-橙光在365nm紫外燈下發光照片

（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%

聚集誘導發光（AIE）碳量子點 黃光

XF357

外觀：黃色粉末

尺寸：2-10nm（HRTEM）

發光：黃光

AIE碳量子點-黃光在365nm紫外燈下發光照片

（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%

聚集誘導發光（AIE）碳量子點 綠光

XF358

外觀：黃色粉末

尺寸：2-10nm（HRTEM）

發光：綠光

AIE碳量子點-綠光在365nm紫外燈下發光照片

（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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