中國粉體網訊  因“量子點的發現和合成”，三位科學家獲得2023年度諾貝爾化學獎。石墨烯量子點兼具了二維石墨烯和零維量子點這兩類諾獎材料的優異特性，具有制備過程簡單、易于表面修飾、光學性能可調、性質穩定等優勢。因此，發展新的設計理論和精準合成策略，實現石墨烯量子點在電子、原子到分子水平上的多尺度調控，是推動其在環境、催化、納米、生命等領域廣泛應用的關鍵。

制備石墨烯量子點主要有兩種方法：“自上而下法”和“自下而上法”。

自上而下法是通過簡單的物理化學作用，進行熱解和機械剝離塊狀石墨，得到尺寸較小的GQDs，是最常用的制備方法，比如改進的Hummers法、水熱合成法、等離子體刻蝕法、電化學法、微波和超聲輔助法等。自上而下制備GQDs的方法具有原料便宜易得，制備工藝簡便易行，并且能夠進行大規模制備等優點。通過此方法所得的GQDs邊緣上含有豐富的含氧官能團，具有良好的溶解性，同時也有利于其進一步進行化學修飾，但是這種方法也存在很多不足，比如制備生產過程中需要特制的儀器設備，生產環境比較苛刻，且所得到的GQDs產率很低，碳環表面被大量含氧官能團修飾，破壞了六元環結構，自上而下的制備過程中不容易進行有效控制，最終得到的GQDs形貌和尺寸分布不穩定。

自下而上法是以多環芳香族化合物和具有芳香族環狀分子的化合物為原料，通過化學反應合成GQDs，比如溶液化學合成法，富勒烯開籠法等。自下而上的方法多數可控性比較強，但操作步驟繁瑣，而且操作復雜，得到的產品不宜提純，另外一些方法需要苛刻的制備條件或特殊的儀器設備，從而限制了這些方法的進一步推廣。因此開發一種同時具有粒徑小、層數低并分布可控，原料來源豐富且價廉，生產設備簡單，制備過程簡易、耗能低、生產效率高、產率高和無污染的可工業化量產的高質量GQDs制備方法，仍然是納米材料制備技術領域中急需解決的關鍵問題。

王亮課題組一直圍繞先進零維碳納米功能材料——石墨烯量子點的可控合成、多尺度調控與應用展開系統研究。主要取得了以下三個方面的進展：

1）通過電子水平電荷調控，構筑石墨烯量子點高效的全色光源；

2）發展原子水平官能團調控，實現石墨烯量子點的高效能源轉化；

3）提出石墨烯量子點分子調控，實現二維納米材料的精準化學合成。

基于上述創新性研究成果，初步確立了石墨烯量子點的結構與其性能的內在關聯，為合理設計和構筑特定功能導向石墨烯量子點提供了理論指導, 促進了石墨烯量子點材料的開發和新性能的發現。

2024年10月29-31日在上海跨國采購會展中心，由北京粉體技術協會與柏德英思展覽(上海)有限公司聯合主辦2024第三屆低維碳納米材料制備及應用技術交流會。屆時來自上海大學的王亮研究員將作題為《零維功能碳材料綠色催化》的報告。報告主講人將介紹石墨烯量子點的可控合成、多尺度調控與應用展開系統研究。

專家簡介：

王亮，研究員，博士生導師，一直從事碳納米功能材料的綠色可控制備與應用相關研究工作，近年來在Science Advance、Nature Communications、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Materials Today、Angewandte Chemie International Edition和ACS Nano等期刊上發表SCI論文100余篇，其中熱點論文4篇，ESI高倍引論文18篇，封面論文8篇，論文他引次數超過8500次，h-index為50。先后主持國家自然科學基金面上項目、國家自然科學基金青年項目、上海市浦江人才計劃、上海市青年科技英才揚帆計劃、中國博士后基金、上海市博士后基金等多項基金。2022年入選上海市東方學者。

參考來源：

陳樹帆等，石墨烯量子點的制備及光學性質的研究

武澤林等，石墨烯基二氧化碳還原電催化材料研究進展

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（中國粉體網編輯整理/留白）

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