中国粉体网讯 因“量子点的发现和合成”，三位科学家获得2023年度诺贝尔化学奖。石墨烯量子点兼具了二维石墨烯和零维量子点这两类诺奖材料的优异特性，具有制备过程简单、易于表面修饰、光学性能可调、性质稳定等优势。因此，发展新的设计理论和精准合成策略，实现石墨烯量子点在电子、原子到分子水平上的多尺度调控，是推动其在环境、催化、纳米、生命等领域广泛应用的关键。
制备石墨烯量子点主要有两种方法：“自上而下法”和“自下而上法”。
自上而下法是通过简单的物理化学作用，进行热解和机械剥离块状石墨，得到尺寸较小的GQDs，是最常用的制备方法，比如改进的Hummers法、水热合成法、等离子体刻蚀法、电化学法、微波和超声辅助法等。自上而下制备GQDs的方法具有原料便宜易得，制备工艺简便易行，并且能够进行大规模制备等优点。通过此方法所得的GQDs边缘上含有丰富的含氧官能团，具有良好的溶解性，同时也有利于其进一步进行化学修饰，但是这种方法也存在很多不足，比如制备生产过程中需要特制的仪器设备，生产环境比较苛刻，且所得到的GQDs产率很低，碳环表面被大量含氧官能团修饰，破坏了六元环结构，自上而下的制备过程中不容易进行有效控制，最终得到的GQDs形貌和尺寸分布不稳定。
自下而上法是以多环芳香族化合物和具有芳香族环状分子的化合物为原料，通过化学反应合成GQDs，比如溶液化学合成法，富勒烯开笼法等。自下而上的方法多数可控性比较强，但操作步骤繁琐，而且操作复杂，得到的产品不宜提纯，另外一些方法需要苛刻的制备条件或特殊的仪器设备，从而限制了这些方法的进一步推广。因此开发一种同时具有粒径小、层数低并分布可控，原料来源丰富且价廉，生产设备简单，制备过程简易、耗能低、生产效率高、产率高和无污染的可工业化量产的高质量GQDs制备方法，仍然是纳米材料制备技术领域中急需解决的关键问题。
王亮课题组一直围绕先进零维碳纳米功能材料——石墨烯量子点的可控合成、多尺度调控与应用展开系统研究。主要取得了以下三个方面的进展：
1）通过电子水平电荷调控，构筑石墨烯量子点高效的全色光源；
2）发展原子水平官能团调控，实现石墨烯量子点的高效能源转化；
3）提出石墨烯量子点分子调控，实现二维纳米材料的精准化学合成。
基于上述创新性研究成果，初步确立了石墨烯量子点的结构与其性能的内在关联，为合理设计和构筑特定功能导向石墨烯量子点提供了理论指导, 促进了石墨烯量子点材料的开发和新性能的发现。
2024年10月29-31日在上海跨国采购会展中心，由北京粉体技术协会与柏德英思展览(上海)有限公司联合主办2024第三届低维碳纳米材料制备及应用技术交流会。届时来自上海大学的王亮研究员将作题为《零维功能碳材料绿色催化》的报告。报告主讲人将介绍石墨烯量子点的可控合成、多尺度调控与应用展开系统研究。
专家简介：
王亮，研究员，博士生导师，一直从事碳纳米功能材料的绿色可控制备与应用相关研究工作，近年来在Science Advance、Nature Communications、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、Materials Today、Angewandte Chemie International Edition和ACS Nano等期刊上发表SCI论文100余篇，其中热点论文4篇，ESI高倍引论文18篇，封面论文8篇，论文他引次数超过8500次，h-index为50。先后主持国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金青年项目、上海市浦江人才计划、上海市青年科技英才扬帆计划、中国博士后基金、上海市博士后基金等多项基金。2022年入选上海市东方学者。
参考来源：
陈树帆等，石墨烯量子点的制备及光学性质的研究
武泽林等，石墨烯基二氧化碳还原电催化材料研究进展
中国粉体网
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