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碳量子點(diǎn)，作為一種新型的碳納米結(jié)構(gòu)物質(zhì)，尺寸通常小于10 nm,由于它們的熒光性質(zhì)和上轉(zhuǎn)換行為而引起了人們的研究興趣。CQDs可以通過(guò)降低碳納米顆粒的大小至數(shù)納米而獲得，并且可以通過(guò)多種途徑合成，如電化學(xué)法、水熱法、超聲波法、微波法、灼燒法等。

CQDs具有多種優(yōu)點(diǎn):低毒性、良好的生物相容性、高水溶性、制備簡(jiǎn)易等等。與上轉(zhuǎn)換鑭系化合物相比，CQDs的上轉(zhuǎn)換吸收和發(fā)射范圍更廣，更有利于與具有不同帶隙的半導(dǎo)體匹配，擴(kuò)大近紅外吸收范圍。此外，上轉(zhuǎn)換光致發(fā)光的強(qiáng)度和波長(zhǎng)與CQDs的激發(fā)波長(zhǎng)和尺寸緊密相關(guān)，這使得CQDs的上轉(zhuǎn)換光致發(fā)光光譜可以較方便地進(jìn)行人工調(diào)制。

一、CQDs的光催化應(yīng)用

CQDs應(yīng)用于設(shè)計(jì)近紅外光響應(yīng)的新穎復(fù)合光催化劑。例如，CQDs/Cu2O復(fù)合物表現(xiàn)出較強(qiáng)的光催化活性，因?yàn)镃QDs能吸收700-1000 nm的近紅外光，相對(duì)
應(yīng)的上轉(zhuǎn)換熒光發(fā)射光譜從390nm到700nm，能部分激發(fā)Cu2O (2eV)。從圖中可以看出CQDs/Cu2O復(fù)合物是一種高效并且穩(wěn)定的光催化劑。

在近紅外或者可見(jiàn)光照射下,CQDs可以提高Ag3PO、488、Fe2O389和TiO降解有機(jī)染料的催化活性。上轉(zhuǎn)換機(jī)制的性能應(yīng)被更長(zhǎng)的激發(fā)波長(zhǎng)所驗(yàn)證，這種波長(zhǎng)的能量太低以至于無(wú)法直接激活半導(dǎo)體(如>1240/hex)。碳量子點(diǎn)的負(fù)載過(guò)程和負(fù)載量都能影響復(fù)合光催化劑的最終光催化活性，因?yàn)樘剂孔狱c(diǎn)的負(fù)載量越大并不意味這催化活性越高。

二、CQDs的光電催化分解水應(yīng)用

CQDs除了在粉末光催化領(lǐng)域的應(yīng)用，在光電催化分解水領(lǐng)域也引起了關(guān)注。尺寸小有利于CQDs均勻地分散于半導(dǎo)體光電極的表面。CQDs通過(guò)電化學(xué)沉積在CdSe/TiO2納米棒光電極上。CQDs在提高光電流方面起到重要作用，這是由于CQDs在近紅外光(750-1000nm)照射下，上轉(zhuǎn)換熒光發(fā)射在可見(jiàn)光區(qū)域(大約500 nm)，上轉(zhuǎn)換熒光激發(fā)CdSe,繼而敏化TiO2光電催化分解水。

CQD/CdSe/TiO2 的光電流密度是CdSe/TiO2的230倍，證明了上述上轉(zhuǎn)換機(jī)制。證實(shí)了基于CQDs的NIR驅(qū)動(dòng)上轉(zhuǎn)換機(jī)制，CQDs沉積在SrTiO3光電極。相對(duì)于SrTiO3，CQDs-SrTiO3 催化活性的提高有兩方面因素:(a)CQDs有助于光生電子的分離和傳遞，CQDs的上轉(zhuǎn)換紫外光發(fā)射(300-375nm)能激發(fā)SrTiO3。在可見(jiàn)光下，CQDs也可以影響TiO2光電極的光電催化性質(zhì)，這表明CQDs的上轉(zhuǎn)換熒光光譜可以產(chǎn)生可見(jiàn)光和NIR光。

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