Page 84 - 化工安全生产与环保技术

第三章 生物质材料资源化利用

的蓝光 N-CDs。Zhang 等采用水热法以蛋清为碳源制备出粒径为 2.1nm、QY 高
达 64% 的蓝光 N-CDs。上述实例表明，选用含 N 的生物质材料制备 CDs 时，
可直接实现 N-CDs 的合成，同时 N 掺杂可提高蓝色发光 CDs 的 QY，这主要是

因为 N 掺杂可促进 CDs 的电子转移，提高荧光发射性能。除 N 元素外，选用含
S 元素的生物质材料也可实现蓝光 S 掺杂 CDs（S-CDs）的制备，如 Sangam 等
利用甘蔗中的糖蜜为碳源通过水热法实现了直接从生物质废弃物甘蔗渣中获取
S-CDs，QY 高达 47%，平均寿命为 3.1ns。研究证明 S 元素的掺杂可提高 CDs

表面缺陷密度，提高其 QY。此外，有些生物质材料含有丰富的矿物质，可同时
实现多种杂原子掺杂，如栀子果、真菌纤维和鹅毛，通过水热法均可直接实现发
蓝光 N 和 S 共掺杂 CDs（N,S-CDs）的制备，其粒径为 2.1，6.5，12nm，QY 分
别为 10.7%、28.11% 和 17.1%。

此外，蓝光 CDs 荧光性能的改善还可通过表面修饰钝化来实现，如 She 等
以绿茶为碳源，在制备过程中分别加入柠檬酸和抗坏血酸，引入多羧酸和多羟基
结构，对 CDs 的表面进行修饰，改善其荧光性能。Suryawanshi 等选用印楝树叶
作为碳源，通过 H 2 SO 4 /HNO 3 一步氧化法制备生物质基 CDs，为提高荧光强度选

用氨基对 CDs 进行表面修饰，胺功能化后，-COOH 和环氧基被 -CONH 2 和 -C-NH 2
基团取代，通过抑制非辐射复合路径，使得本征态发射增强，荧光发射强度提高。
基于上述分析，采用生物质材料为碳源制备蓝色 CDs 具有可直接实现杂原子掺
杂优势，且可通过选用不同的生物质材料实现杂原子掺杂种类、含量的调控进而

调控其 QY。此外，蓝色荧光生物质 CDs 的荧光性能改善还可通过化学试剂引入
杂原子或者对制备的生物质 CDs 进行表面钝化改善其发光强度。然而，对于荧
光增强机制还未有系统的统一说法，如有的文献报道杂原子掺杂可提供更多的活
性位点，进而改善其荧光性能；有的认为杂原子掺杂可降低 CDs 内的带隙，促

使电子跃迁。因此还需要大量的研究验证其发光增强机理，寻求新的生物质碳源、
绿色环保的制备方法获得高产量、高 QY 的生物质 CDs。
2. 绿色荧光碳点
采用生物质材料制备绿色荧光 CDs 起源于橙汁为碳源，通过水热合成。橙

汁复杂的成分赋予 CDs 表面丰富的羟基、环氧基、羰基和羧酸基团，在 CDs 制
备过程中即完成了表面功能化修饰，使其表面缺陷密度增加，更多的激子被俘
获，激子复合产生红移辐射，因此在紫外光照射下发出明亮的绿光。研究发现两

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