วิธีการสังเคราะห์และการประยุกต์จุดควอนตัมคาร์บอนคืออะไร

การสังเคราะห์ของจุดควอนตัมคาร์บอน

การสังเคราะห์จุดควอนตัมคาร์บอนสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ วิธีจากบนลงล่าง และวิธีจากล่างขึ้นบน ผ่านการบำบัดล่วงหน้า การเตรียม และการประมวลผลในภายหลัง สามารถควบคุมขนาดจุดควอนตัมคาร์บอน เคลือบบนพื้นผิว เติมด้วยเฮเทอโรอะตอม และนาโนคอมโพสิตเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนด

แนวทางจากบนลงล่าง

วิธีการจากบนลงล่าง: วิธีการระเหยด้วยเลเซอร์, วิธีเคมีไฟฟ้า, วิธีการปล่อยส่วนโค้ง

ปล่อยส่วนโค้ง

ดร. Xu สังเคราะห์อนุภาคนาโนคาร์บอนเรืองแสงสีน้ำเงินและสีเหลืองโดยใช้เถ้าคาร์บอนเป็นแหล่งคาร์บอนโดยใช้วิธีการปล่อยส่วนโค้ง บอตตินี และคณะ สังเคราะห์จุดควอนตัมคาร์บอนเรืองแสงสีเหลืองสีเขียวโดยใช้ท่อนาโนคาร์บอนที่มีผนังชั้นเดียวเป็นแหล่งคาร์บอน ซัน และคณะ จุดควอนตัมคาร์บอนที่เตรียมไว้ซึ่งมีขนาดอนุภาคนาโนคอมโพสิตเล็กกว่า 10 นาโนเมตร ซึ่งสามารถนำไปใช้สำหรับการแปลงโฟโตอิเล็กทริคได้

วิธีการปล่อยส่วนโค้งให้ผลผลิตค่อนข้างต่ำ มีการทำให้บริสุทธิ์ที่ซับซ้อน รวบรวมผลิตภัณฑ์ได้ยาก มีปริมาณออกซิเจนสูง และไม่จำเป็นต้องดัดแปลงพื้นผิว กลไกการเรืองแสงสามารถคล้ายกับกลไกของท่อนาโนคาร์บอน

วิธีการระเหยด้วยเลเซอร์

ดร. ซันเตรียมจุดควอนตัมคาร์บอนเรืองแสงโดยใช้คาร์บอนเป็นเป้าหมายผ่านการระเหยด้วยเลเซอร์

ดร. Hu สังเคราะห์จุดควอนตัมคาร์บอนพร้อมการทำงานของพื้นผิวพร้อมกันโดยใช้วิธีการทำลายด้วยเลเซอร์ในขั้นตอนเดียว

วิธีการระเหยด้วยเลเซอร์ต้องใช้เครื่องมือราคาแพงและการเติมตัวทำละลายอินทรีย์เพื่อเปลี่ยนสถานะพื้นผิวเพื่อผลิตจุดควอนตัมคาร์บอนเรืองแสง

วิธีเคมีไฟฟ้า

วิธีการออกซิเดชันเคมีไฟฟ้าหมายถึงวิธีการเตรียมจุดควอนตัมคาร์บอนโดยการออกซิไดซ์แหล่งคาร์บอน W โดยใช้วิธีเคมีไฟฟ้า โจวและคณะ ได้รับจุดควอนตัมคาร์บอนโดยปฏิกิริยาออกซิเดชันทางเคมีไฟฟ้าของท่อนาโนคาร์บอนที่มีผนังหลายชั้น (MwCNTs)

วิธีเคมีไฟฟ้ามีข้อได้เปรียบที่ไม่เหมือนใครในการวิเคราะห์โครงสร้างพื้นผิวและการวิจัยกลไกการเรืองแสง รวมถึงต้นทุนวัสดุที่ต่ำ สภาพที่ไม่รุนแรง และการบำบัดภายหลังที่เรียบง่าย

แนวทางจากล่างขึ้นบน

วิธีการจากล่างขึ้นบน: วิธีถ่านอินทรีย์, วิธีไมโครเวฟ, วิธีไฮโดรเทอร์มอล, วิธีการเผาไหม้, วิธีการรักษาด้วยอัลตราโซนิก ฯลฯ

วิธีถ่านอินทรีย์

วิธีการทำให้เป็นคาร์บอนอินทรีย์: จุดควอนตัมคาร์บอนที่สามารถเปล่งแสงเรืองแสงสามารถหาได้จากการทำให้สารตั้งต้นอินทรีย์เป็นคาร์บอน และสามารถเตรียมจุดควอนตัมคาร์บอนที่ละลายน้ำได้/ในน้ำมันพร้อมฟังก์ชันการทำงานของพื้นผิวได้ วิธีการทำให้เป็นคาร์บอนอินทรีย์สามารถแบ่งได้เป็นสองประเภท: การทำความร้อนด้วยคาร์บอนไดออกไซด์และการทำให้เป็นคาร์บอนด้วยกรด วิธีนี้สามารถเปลี่ยนประสิทธิภาพของจุดควอนตัมคาร์บอนได้โดยการเลือกสารตั้งต้นของคาร์บอนหรือสารเคลือบพื้นผิวที่แตกต่างกัน

วิธีไมโครเวฟ

ไมโครเวฟ หมายถึง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความถี่ความยาวคลื่นระหว่าง 300 MHz ถึง 300 GHz ลักษณะของไมโครเวฟคือความเข้มข้นของพลังงาน ความสม่ำเสมอ ประสิทธิภาพสูง และระยะเวลาปฏิกิริยาสั้น สามารถเลือกแหล่งคาร์บอนต่างๆ เช่น ซูโครส กราไฟท์ออกไซด์ (GO) กลูโคส ไคโตซาน โพลีเอทิลีนไกลคอล ไดเมทิลฟอร์มาไมด์ (DMF) ฯลฯ เพื่อเตรียมจุดควอนตัมคาร์บอนที่สอดคล้องกัน

วิธีไฮโดรเทอร์มอล

สังเคราะห์สารในเครื่องปฏิกรณ์โดยใช้น้ำเป็นตัวทำละลายภายใต้สภาวะอุณหภูมิและความดันสูง วิธีการขยายคือวิธีโซลโวเทอร์มอลโดยใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ กระบวนการเตรียมไฮโดรเทอร์มอลค่อนข้างง่ายและควบคุมได้ง่าย การทำปฏิกิริยาพร้อมกันในพื้นที่จำกัดสามารถป้องกันการระเหยของสารอินทรีย์ได้ คุณสมบัติของจุดควอนตัมคาร์บอนที่ผลิตได้จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับตัวทำละลายที่ใช้

วิธีการเผาไหม้

กระบวนการเตรียมจุดควอนตัมคาร์บอนด้วยวิธีการเผาไหม้นั้นใช้งานง่าย ต้องใช้อุปกรณ์ต่ำ และมีความสามารถในการทำซ้ำสูง แต่การกระจายขนาดอนุภาคของผลิตภัณฑ์นั้นควบคุมได้ยาก

วิธีการรักษาด้วยอัลตราโซนิก

ดร. หลี่เติมถ่านกัมมันต์ลงในน้ำไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เพื่อสร้างสารแขวนลอยสีดำ สารแขวนลอยที่เจือจางด้วยอัลตราซาวนด์ที่อุณหภูมิห้องจะถูกฟอกด้วยสุญญากาศโดยใช้เมมเบรนเซลลูโลสเพื่อกำจัดสารที่ไม่เรืองแสง อนุภาคนาโนคาร์บอนเชิงฟังก์ชัน (FCNP) ที่ได้รับหลังจากการกรอง วิธีการรักษาด้วยอัลตราโซนิกสำหรับการเตรียมจุดควอนตัมคาร์บอนต้องใช้อุปกรณ์ต่ำ ใช้งานง่าย ต้นทุนต่ำ ให้ผลผลิตสูง และใช้พลังงานต่ำ

สำหรับการวิจัยการประยุกต์ใช้หรือกลไก จำเป็นต้องควบคุมขนาดของจุดควอนตัมคาร์บอน ปัจจุบัน วิธีการทั่วไปคือการเตรียมจุดควอนตัมคาร์บอนในเครื่องปฏิกรณ์นาโน วัสดุตั้งต้นที่เป็นสารอินทรีย์จะถูกดูดซับเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์นาโนที่มีรูพรุนผ่านแรงของเส้นเลือดฝอย และวัสดุตั้งต้นที่เป็นสารอินทรีย์จะถูกแตกในเครื่องปฏิกรณ์นาโนเพื่อเอาเครื่องปฏิกรณ์นาโนออกและได้จุดควอนตัมคาร์บอน

การสร้างทู่และการทำงานของพื้นผิว

ประสิทธิภาพควอนตัมของจุดควอนตัมคาร์บอนที่ไม่มีการสร้างทู่ที่พื้นผิวมักจะต่ำมาก เพื่อตอบสนองความต้องการใช้งานเฉพาะ ผู้คนจะผ่านและใช้งานจุดควอนตัมคาร์บอนผ่านการจับโควาเลนต์ การประสานงาน ปฏิกิริยา π - π ปฏิกิริยาของโซลเจล และวิธีอื่นๆ การทำงานของจุดควอนตัมคาร์บอนสามารถปรับปรุงทั้งคุณสมบัติทางแสงและเคมีกายภาพ

การเติมเฮเทอโรอะตอม

การเติมด้วยเฮเทอโรอะตอมมักใช้เพื่อควบคุมการเรืองแสงของสาร เฮเทอโรอะตอมทั่วไป ได้แก่ ไนโตรเจน (N) ซัลเฟอร์ (S) ฟอสฟอรัส (P) ซิลิคอน (Si) ฯลฯ การเติมไนโตรเจน (N) สามารถเพิ่มการเรืองแสงได้อย่างมีนัยสำคัญ และความเข้มของการปล่อยก๊าซมีความสัมพันธ์กับปริมาณไนโตรเจน จุดควอนตัมคาร์บอนเจือซิลิคอน (Si) สามารถแสดงการตอบสนองเฉพาะต่อ H2O2

ส่วนประกอบของจุดควอนตัมคาร์บอน

คอมโพสิตคาร์บอนควอนตัมดอทสามารถรวมคุณสมบัติการเรืองแสงเข้ากับคุณสมบัติทางไฟฟ้า แม่เหล็ก ทางแสง และคุณสมบัติอื่นๆ ของอนุภาคนาโนอนินทรีย์ เพื่อตอบสนองความต้องการของการใช้งานที่แตกต่างกัน ตามคุณสมบัติของวัสดุคอมโพสิต พวกเขาสามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: คอมโพสิตโลหะมีค่า (เช่น Ag) และคอมโพสิตเซมิคอนดักเตอร์ (เช่น TiO2, Fe2O3, Cu2O ฯลฯ )

การประยุกต์ใช้จุดควอนตัมคาร์บอน

จุดควอนตัมคาร์บอนมีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมมากมาย เช่น โฟโตลูมิเนสเซนซ์ที่แข็งแกร่ง ความสามารถในการถ่ายโอนอิเล็กตรอนที่แข็งแกร่ง และความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดี และมีมูลค่าการใช้งานมหาศาลในสาขาต่างๆ เช่น ชีววิทยา การแพทย์ วิศวกรรมเคมี และอิเล็กทรอนิกส์

การสร้างภาพทางชีวภาพ

การเรืองแสงที่แข็งแกร่งและความเป็นพิษทางชีวภาพที่ดีของจุดควอนตัมคาร์บอนสามารถนำมาใช้แทนจุดควอนตัมเซมิคอนดักเตอร์และสีย้อมอินทรีย์ เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องหมายเซลล์แบบดั้งเดิม ข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของพวกมันคือการเรืองแสงหลายสี ซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับนักวิจัยในการควบคุมและเลือกความยาวคลื่นการกระตุ้นและการปล่อยแสงตามความต้องการในการถ่ายภาพที่แตกต่างกัน ด้วยการวิจัยที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้น การกำหนดเป้าหมายเซลล์แบบเลือกสรรของจุดควอนตัมคาร์บอน มีแนวโน้มการใช้งานที่กว้างขวางในด้านการถ่ายภาพทางชีวภาพในอนาคต

รักษาโรค

จุดควอนตัมคาร์บอนสามารถทำหน้าที่เป็นสารไวแสงสำหรับเนื้องอกบางชนิด ในขณะที่จุดควอนตัมคาร์บอนที่รวมตัวกันในพื้นที่เฉพาะสามารถยับยั้งการเติบโตของเซลล์มะเร็งผ่านการฉายรังสีความยาวคลื่นเฉพาะ นักวิจัยยังใช้เป็นนาโนพาริเออร์และติดตามเพื่อติดตามกระบวนการจัดส่งยาหรือยีน ด้วยการตรวจสอบสัญญาณเรืองแสงของจุดควอนตัมคาร์บอน จึงสามารถอนุมานผลการนำส่งของยาได้ ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพวิธีการฉีดและปริมาณของยา

วัสดุเรืองแสง

เนื่องจากคุณสมบัติออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่ยอดเยี่ยม จึงสามารถใช้จุดควอนตัมคาร์บอนสำหรับการแปลงโฟโตอิเล็กทริกได้ มีร์ชเชฟ และคณะ เซลล์แสงอาทิตย์ไทเทเนียมไดออกไซด์ที่ไวต่อแสงด้วยคาร์บอนควอนตัมดอท

การประยุกต์ใช้โฟโตคะตะไลติก

พื้นผิวของจุดควอนตัมคาร์บอนมีหมู่ฟังก์ชันมากมายและมีความสามารถในการถ่ายโอนอิเล็กตรอนที่ดีเยี่ยม ซึ่งทำให้พวกมันมีสมรรถนะการเร่งปฏิกิริยาด้วยแสงและเคมีไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ยูและคณะ นาโนคอมโพสิต P25 TiO2 ที่เตรียมไว้ด้วยจุดควอนตัมคาร์บอนโดยใช้วิธีไฮโดรเทอร์มอลขั้นตอนเดียว จุดควอนตัมคาร์บอนทำหน้าที่เป็นแหล่งกักเก็บอิเล็กตรอน และสามารถส่งเสริมการสร้างไฮโดรเจนแบบเร่งปฏิกิริยาของ P25 TiO2 ภายใต้การฉายรังสี UV ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การตรวจจับสารเคมี

ความเป็นพิษต่ำ ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ และความเสถียรทางแสงของจุดควอนตัมคาร์บอนสามารถใช้เพื่อตรวจจับโมเลกุล เช่น ไอออนของโลหะ โลหะ และแอนไอออน

หมึกเรืองแสง

จุดควอนตัมคาร์บอนสามารถเปล่งแสงเรืองแสงที่มีนัยสำคัญภายใต้การฉายรังสีอัลตราไวโอเลต และมีความคงตัวด้วยแสงสูง ทำให้ใช้เป็นหมึกเรืองแสง เกาและคณะ พิมพ์จุดควอนตัมคาร์บอนไร้สีบนการตัดกระดาษเพื่อป้องกันการปลอมแปลงหมึกและการเข้ารหัสข้อมูล

SAT NANO เป็นหนึ่งในซัพพลายเออร์ที่ดีที่สุดของอนุภาคนาโนคาร์บอนควอนตัมจุด CQD ในประเทศจีน หากคุณมีคำถามใด ๆ ที่น่าสนใจ โปรดติดต่อเราที่ admin@satnano.com