Acc of Chem Res 碳点光电化学性质的多样性和可定制性

NavyLIu

2022-10-16

作为一种新型的碳基功能材料，碳点（CD）近年来引起了科研工作者的广泛关注。CD的可调结构、组成和形态使其光电化学性质具有多样性，因此在生物、催化、传感器和能量存储等应用中显示出巨大的潜力。然而，由于CD微观结构的固有复杂性，包括高聚物、体碳和量子点（QD）的交叉，目前对CD的相关理解还不够。很好地理解CD特性背后的潜在机制仍然是一个巨大的挑战，需要整合有机化学、材料科学和固态物理的相关知识。在这种背景下，研究人员更加重视发现其更具吸引力的特性，阐明影响特性的基本因素，并提出能够实现CD特定功能的有效工程策略。鉴于此，苏州大学刘阳、澳门科技大学康振辉对CD光电化学性质的多样性和可定制性进行了报道。

本文要点：

1) 首先介绍了CD的主要特征，不仅阐明了CD的基本结构、组成和形态特征，而且还阐明了CD丰富的光电化学性质，其中特别强调了带隙、手性、光诱导电位和电子沉效应。此外，还介绍了新的分析技术，包括瞬态光感应电流（TPC）、瞬态光感应电压（TPV）和机器学习（ML），以揭示CD的独特特性。然后，重点介绍了几种旨在为定向应用程序合理定制CD的策略，包括形态调制（例如，开发具有新几何构型的CD，控制粒径）、相工程（例如，改变相结晶度，引入外来原子）、表面功能化（例如，嫁接各种类型的官能团）和界面调谐（例如，构建具有明确界面的CD基纳米混合物）等。

2) 尽管由于CD的复杂性，其基础研究相对不发达，但这并不妨碍其广泛应用。同时，探索CD的广泛应用将促进对CD的深入理解。最后，探讨了构建以CD为中心的可持续发展蓝图，并提出了CD领域未来研究的挑战：（i）均匀尺寸CD的可控合成；（ii）寻找具有独特结构、形态或成分的新型CD；（iii）对CD性质的定量理解；（iv）通过磁力或热注入等外力提高性能；（v） 构建双碳概念；（vi）进一步研究不同的光催化应用。

参考文献：

Chen Ziliang et.al Diversity and Tailorability of Photoelectrochemical Properties of

Carbon Dots Acc of Chem. Res. (2022)

DOI: 10.1021/acs.accounts.2c00570

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.2c00570