以D-葡萄糖为前驱体制备得到的碳点（Carbon Dots: CDs）由于其特性和作为理解碳基纳米结构中合成过程和发光起源的模型引起人们广泛关注。通过水热条件合成CDs已成为其最常用的制备方法之一。为了研究其合成过程，相关研究者在工作中采用了多技术方法。而意大利Sassari大学生物医学科学系的Plinio Innocenzi教授和阿拉伯联合酋长国理工学院化学系的Abbas Khaleel教授团队已经运用了不同的光谱进行分析，以此为基础将发射波长与特定的化学基团联系起来。原位红外分析作为温度的函数，可以探究含C=C，C=O和COOH物质的形成以及其含量的增加。除了CDs生物学的重要性外，D-葡萄糖作为一种易于生物利用且价格低廉的前体，已被用于合成CDs，特别是用于获得石墨烯点。目前已有几种基于D-葡萄糖的合成方法：水热法、微波辅助、回流加热、超声和直接热解。通常，合成后会进行纯化过程，主要涉及离心和透析。通过简单的方法直接从D-葡萄糖制备得到CDs，使得这些基于碳的纳米颗粒的合成极具吸引力，特别是考虑到D-葡萄糖的分子间反应会产生类似石墨烯的结构。然而，这一过程仍需理解和调控，以获得可靠和可重复的结果，因为控制水热纳米颗粒成核和生长的精确反应途径很难阐述清楚。D-葡萄糖属于醛基六碳糖家族，其特点是具有一个醛基和五个羟基团的线性六碳原子链。这种排列不是最稳定的，因此C-5上的羟基与醛基反应形成一个称为葡萄糖吡喃的六元环。在pH值为6-7的水溶液中，环式产物为主导，D-葡萄糖以α-D-葡萄糖吡喃和β-D-葡萄糖吡喃异构体存在。这两种环式结构分子占很大的比例，因为非环式结构物种在热力学上是不稳定的。两种异构体展示了旋光异构化现象，随着反应的进行，环状物种会转变为开链形式，而后再重新形成环状结构，如图1所示。相关研究成果于2024年以“The Formation of Carbon
Dots from D-Glucose Studied by Infrared Spectroscopy”为题发表在《Chemistry—A European Journal》（IF=5.16）中，本文的第一作者是Sassari大学的Livia Fois。![]()
Figure
1. a)
Fischer projection of D-glucose. b) Mutarotation in D-glucose with formation of
the cyclic species α-D-glucopyranose and β-D-glucopyranose, they differ for the
orientation of the OH group, in red in the figure.
图1.（a）D-葡萄糖的Fischer投影式。（b）D-葡萄糖发生变旋，形成环状α-D-葡萄吡喃糖和β-D-葡萄吡喃糖，它们的不同之处在于OH基团的方向，在图中以红色表示。
D-吡喃葡萄糖的不同之处在于-OH基团的位置，-OH 基团可以占据1C的不同位置，α-D-吡喃葡萄糖的 -OH 基团位于轴向，β-D-吡喃葡萄糖的 -OH 基团位于横向方向。在水中，这两种结构的相对百分比不同，β-D-吡喃葡萄糖占多数（64 %），α-D-吡喃葡萄糖占少数（36 %）。无环D-葡萄糖仅占残余部分，约0.25 %。相反，α-D-吡喃葡萄糖在固态下占主导地位。具有石墨烯结构的碳点（Graphene Quantum Dots: GQDs）的形成通常与电荷限制赋予的量子特性有关。因此，对结构的控制至关重要。使用适当的前体可以合成具有明确结构的GQDs，并更好地控制缺陷的类型和浓度。在水热条件下，D-葡萄糖分子可以缩合形成C=C键和类石墨烯纳米结构，并产生水分子。在水热条件下，预计可以形成类石墨烯结构和聚合物结构。因此，精确控制通过水热处理D-葡萄糖产生的不同物种的形成至关重要。水解和脱水反应会产生不同的碳基分子，例如乙酸和甲酸。一旦D-葡萄糖发生水解，反应器中的酸性条件就会催化脱水反应，从而形成呋喃基单体5-羟甲基糠醛（5-HMF）。5-HMF通过Lobry de
Bruyn–Alberda van Ekenstein 重排（BER）形成，这意味着D-葡萄糖异构化为D-果糖，然后脱水。碳化反应动力学研究证明，72 %的5-HMF直接来自葡萄糖，其余28 %来自D-果糖。方案1展示了水热过程中可能发生的一些反应。![]()
Scheme 1. a) Dehydration of D-Glucose to 5-HMF;b) Possible reaction pathways of 5-HMF toward new carbonaceous
oligomeric structures (from top: selfbenzoin condensation, Diels-Alder
cycloaddition and degradation).
方案1. （a）D-葡萄糖脱水为5-HMF；（b）5-HMF向新的碳质低聚物结构的可能反应途径（从上到下：安息香缩合、Diels-Alder环加成和降解）
之前的研究者认为碳质结构是通过5-HMF缩合、加成、开环聚合等过程形成的。这些结构产生了小而复杂的多呋喃网络，这些网络逐渐失水，形成水热碳化（Hydrothermal
Carbonaceous: HTC）球。芳香碳网络是这些球体的特征，如方案2所示。![]()
Scheme 2. Possible polymerisation pathways of
5-HMF oligomers and partial aromatisation of the resulting carbonaceous
structures by further dehydrocondensation.
Scheme 2. 5-HMF低聚物的可能聚合途径以及通过进一步脱氢缩合对所得碳质结构的部分芳构化。
最终结构由sp2和sp3碳原子以及不同的含氧官能团形成。扫描透射 X 射线显微镜 （Scanning transmission
X-ray microscopy: STXM）研究还表明核壳结构形成，其中在水-碳界面的壳区域中，醛和羧基物质为与呋喃基单体的桥接反应提供了反应界面。因此，合成产生的复杂产物使得CDs的制备比通常认为的更为困难。另一方面，最终产品的“量子”性质很难评估，因为控制尺寸并不容易。表面物质的荧光甚至可能占主导地位，而边缘态在辐射衰减中起着根本性的作用。在本研究中，研究了水热条件下D-葡萄糖形成CDs的过程，以了解合成、CDs结构和其光学性质之间的相关性。在水热条件下，D-葡萄糖形成CDs取决于两个主要参数：温度和反应时间。先前的研究发现，使用D-葡萄糖作为前体形成CDs的条件为：200-250 °C的温度范围和8-12 h的反应时间。在本研究中，选择了四个反应时间，即 6、8、10和12 h来研究该过程。图2表征了D-葡萄糖在25-490 °C温度范围内的热分析。TGA 曲线（黑线）表明分解过程分为两个阶段。第一阶段损失了约20 %的重量，在192 °C时达到峰值。第二阶段损失了68 %的重量，这一阶段在250-500 °C之间。第一阶段分解归因于脱水反应，这与5-HMF的形成有关。第二阶段与D-葡萄糖中化学键的分解有关。DSC 曲线（蓝线）表面，D-葡萄糖在Tm =163 °C时熔化。如图 3 所示，对D-葡萄糖进行12 h的水热处理后，采集了XRD和AFM图像。XRD图像显示在26.3°处显示出明显的特征峰，与石墨结构的特征（002）衍射峰一致。图3（b）展示了一组CDs代表性的AFM图像，观察到了约2-5 nm的高度分布。估计的横向尺寸超过100 nm。由于受到AFM尖端张角的影响，导致对尺寸的估计过高，如图 3（c）所示。![]()
Figure 2. Thermal analysis of D-glucose from 25 to 490 °C, with a heating rate of 10 °C
min-1. Thermal gravimetric analysis (black line); first derivative
of the weight loss (red line); differential scanning calorimetry (blue line).
图2. D-葡萄糖从25到490 °C的热重分析图谱，加热速率为10 °C min-1。热重分析（黑线）；重量损失的一阶导数（红线）；差示扫描量热法（蓝线）。
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Figure 3. a) XRD pattern of C-dots (12 h) powders. b) AFM image of D-glucose
derived C-dots (12 h hydrothermal treatment). c) Height profile of
representative C-dots.
图3.（a）CDs（12 h）粉末的XRD图案。（b）D-葡萄糖衍生的CDs（12 h水热处理）的AFM图像。（c）CDs的高度剖面。
固体D-葡萄糖的红外光谱与水溶液中的不同。如图4（a）和（b）所示，表征了固态D-葡萄糖和水溶液中在140-900 cm-1范围内的FTIR吸收谱带。1338和1224 cm-1附近的谱带证实了α-D-葡萄糖的形成，而1320和1278 cm-1附近的谱带则是β型。在1341 cm-1处有一个谱带，尽管与参考值相比略有偏移，但证实了该化合物在结晶状态下主要以α-D-吡喃葡萄糖的形式存在，如图4（c）所示。而在水溶液中，1341 cm-1处的谱带强度降低，而在1322 cm-1处检测到与D-葡萄糖的β端基异构体相关的新谱带，如图4（d）所示，这表明在液体溶液中β端基异构体占主导地位。![]()
Figure 4. FTIR absorption spectra in the 1400-900 cm-1 range of:
a) D-glucose (solid powder); b) D-glucose in an aqueous solution (concentration
80 mg/mL). FTIR absorption spectra in the 1400-1300 cm-1 range of:
c) D-glucose (solid powder) and d) D-glucose in an aqueous solution
(concentration 80 mg/mL).
图4. 1400-900 cm-1范围内的FTIR吸收光谱：（a）D-葡萄糖（固体粉末）；（b）水溶液中的D-葡萄糖（浓度为80 mg/mL）。1400-1300 cm-1范围内的FTIR吸收光谱：（c）D-葡萄糖（固体粉末）和（d）水溶液中的D-葡萄糖（浓度为80 mg/mL）。
使用红外光谱法测定了D-葡萄糖转化。通过此方法可以排除外部环境中水的影响，并可以明确归因于C=C基团。图5（a）展示了D-葡萄糖在1600-400 cm-1范围内的红外吸收光谱；D-葡萄糖的红外光谱在135 °C左右开始发生变化。使用3D图可以更好地观察到这种变化，其中x轴是波数，y轴是温度，z轴是强度，如图5（b）所示。此图显示了由于热诱导D-葡萄糖脱水而存在的过渡区，图中用黑色虚线水平线标识了转变温度。图5（c）详细展示了1875-1475 cm-1之间的红外光谱。光谱显示，从约130 °C开始，由于sp2杂化的C=C、COOH羧基和酮，新的吸收带开始形成。第一个形成的带是由于C=O，其次是COOH，最后是C=C。通过比较从粉末状D-葡萄糖获得的数据与水热合成出来的最终产品，可以得到有关结构的信息。原始D-葡萄糖在1500-1875 cm-1范围内没有吸收，而经过水热处理后，出现了与C=C、COOH和C=O相容的新谱带，如图5（d）所示。较高频率1770 cm-1处的贡献归因于位于C=O基团附近的OH。C=O 与醛和酮的存在相兼容。在2850和2780 cm-1处出现的几个弱谱带表明这两种物质都应该存在，因为醛与C=O键的sp2碳有一个CH键，而酮没有CH键。C=C谱带的强度随热处理时间的延长而增加，在12 h时达到最大值。FTIR数据表明，以C=C的sp2键为特征的石墨烯状纳米结构的形成还至少伴随着酮、醛和羰基的存在，它们可能位于基底或边缘位置。图6展示了水热处理后样品在1275-750 cm-1范围内的FTIR吸收光谱。红外波段识别了形成的不同含氧官能团，C=O（1209，804 cm-1），边缘 C-OH（1120，1021 cm-1），基底 C-OH（1074 cm-1）和 C-O-C（967 cm-1）键。可以看到与含氧物质相关的所有波段强度的增加，尤其是酮和边缘C-OH。用拉曼光谱法分析了在不同处理时间下通过水热分析获得的CDs。图7表征了了1000-1750 cm-1光谱范围内的拉曼光谱以及使用4个Lorentzian分量获得的相对反卷积。检测到两个主要模式，分别位于1586和1363 cm-1左右，属于G带和D带。这两个带很宽，表明石墨结构中存在大量缺陷。G带是平面C=C变形，源自sp2碳原子，而D带是“无序诱导”带，由缺陷和边缘的对称性破缺激活，与sp3碳物种有关。通常，由于边缘效应，通过解卷积积分带强度（ID / IG）计算出的D带和G带之间的比率强度会随着纳米颗粒尺寸的减小而增大。G带是sp2碳网络形成的标志，而石墨烯点边缘可被视为对D带有贡献的缺陷。ID / IG值从1.22（6 h）增加到1.48（8 和10 h），最高可达1.50（12 h），表明随着热液处理时间的增加，粒径减小。这个看似奇怪的结论可以通过以下方式解释：反应时间的增加会导致D带强度增强，从而导致ID / IG比值增强。这最初可能与芳香族部分的增加以及CDs尺寸的增加有关。然而，较长的反应时间也会使碳环有序性更好，从而导致更高的结晶度，进而减小粒径。![]()
Figure 5. FTIR absorption spectra of D-glucose. a) FTIR spectra recorded in
situ at different temperatures from 25 up to 220 °C in the 1600-400 cm-1range. b) 3D mapping from the infrared spectra in a). The map shows in
the x-axis the wavenumber in cm-1, y-axis the temperature of
treatment in °C, while the intensity is shown in a false colour scale. The
black dotted line indicates a transition threshold in the dehydration process. c)
Detail of the in situ recorded spectra in the 1875-1474 cm-1range. d) FTIR absorption spectra of the final product after the
hydrothermal treatment at 200 °C for 6, 8, 10 and 12 hours.
图5. D-葡萄糖的FTIR吸收光谱。（a）在1600-400 cm-1范围内，在25至220 °C的不同温度下原位记录的FTIR光谱。（b） 图（a）中红外光谱的3D映射。该图的x轴表示波数（单位为cm-1），y轴表示处理温度（单位为°C），强度以假彩色标度显示。黑色虚线表示脱水过程中的转变阈值。（c）在1875-1474 cm-1范围内原位记录光谱的细节。（d）在200 °C下进行6、8、10和12 h的热处理后，最终产品的FTIR吸收光谱。
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Figure 6. FTIR absorption spectra in the 1275-750 cm-1 range of
the samples after different times, 6, 8, 10, 12hours, of hydrothermal treatment
at 220 °C.
图6. 样品在220° C下进行不同时间（6、8、10、12 h）水热处理后在1275-750 cm-1范围内的 FTIR 吸收光谱。
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Figure 7. Raman spectra of the C-dots obtained after hydrothermal treatment
at 6, 8, 10 and 12 hours. The spectra have been deconvoluted using fours
Lorentzian components. λex=532 nm. The black dots are the
experimental points, the red curve the simulated spectrum and the grey curves
the four Gaussian components. The blue curve at the bottom of each graph is the
Raman spectrum of the solid D-Glucose as a reference.
图7. 热处理6、8、10和12 h后获得的CDs的拉曼光谱。光谱已使用四个Lorentzian分量进行解卷积。λex=532 nm。黑点为实验点，红色曲线为模拟光谱，灰色曲线为四个高斯分量。每个图底部的蓝色曲线是作为参考的固体D-葡萄糖的拉曼光谱。
光谱反卷积显示，最多可以识别出四种拉曼模式，这与石墨烯的测量结果一致。D带在较低的拉曼位移处显示肩峰（表示为D*），同时还检测到D和G之间的谷间带（表示为*）。不对称性并非归因于缺陷或边缘，而是归因于氧官能团，例如羧基部分。拉曼数据与FTIR光谱相一致，后者很好地揭示了羧基化物质的存在。CDs的结构已通过NMR进一步表征。图8（a）表征了经过 6 h和12 h的热液处理后样品的1H-NMR之间的比较。由于葡萄糖的热液降解过程中可能形成大量产物，因此确定所有NMR信号可能具有挑战性。其中一些产物可能会在干燥过程中丢失，特别是沸点较低的产物，例如甲醇或乙醛。因此只对最强峰进行暂时的确定。处理6 h的样品主要显示1.33、2.4、3.9和9.5 ppm 处的四个信号。1.33 ppm 处的1H信号归因于未连接到吸电子基团的屏蔽内部CH2部分。2.4 ppm 处的信号可归因于连接到羧酸衍生物的CH2基团。3.9 ppm处的信号可归因于5-HMF的上场CH2O部分，该部分通过醚键进行低聚。9.5 ppm处强度较低的峰可归因于醛，可能属于5-HMF部分，可与179.70 ppm处的13C-NMR配对。当样品反应12 h时，后者信号减弱，并在7.8和8.5 ppm处出现两个不同的下场偏移质子信号。8.5 ppm处的质子信号表明存在甲酸，它是5- HMF降解产物。170.65 ppm处的配对碳信号进一步支持了这一归属。该信号的增加加上醛信号的降低表明5-HMF由于热处理增加而分解成较小的碎片。182.12 ppm处的碳信号表明另一种降解产物乙酰丙酸，可将其归因于该碎片的羧基。7.8 ppm处的质子信号归因于与羰基结合的烯烃质子，由于5-HMF缩聚成聚呋喃网络，这些烯烃质子应该会大量存在。128.73 ppm处的碳信号的存在进一步支持了这一归属。2.7和3.3 ppm 处的强烈脂肪族质子信号仅在12 h的样品中可见，可能来自 5-HMF 的氧化开环。这些信号可分别与34.52和58.61 ppm处的碳信号配对。之前对类似系统的NMR分析表明，通过尺寸排阻色谱法（Size Exclusion Chromatography: SEC）纯化得到的CDs会导致2-3 ppm区域的信号消失，从而允许将这些信号与未反应的碎片联系起来。6 h样品中的醛质子更强烈，而12 h样品中的羧基占主导地位，这与长时间热处理期间发生的氧化过程相一致。图8（b）中的1H-13C HSQC 图证实了上述分配，显示1.3 ppm处的质子与20 ppm处的碳相关，2.4-3.9 ppm区域的质子与31-75 ppm区域的碳相关。除了一维质子谱显示的2.7和3.3 ppm处的质子信号不同外，从1H-13C HSQC图可以看出，经过6 h和12 h的热液处理后的样品显示出相对相似的结构。如上所述，12 h样品的13C NMR 谱显示碳信号位于170.6、179.7和182.1 ppm，从而证实了羰基在各种氧化水平下的存在，直至羧酸盐。此外，在1H-13C HSQC光谱中，1.33 ppm处的质子信号与182 ppm处显示出长程相关性，这表明存在由葡萄糖降解衍生的氧化产物，并且其特征是相对较短的烃支链。![]()
Figure 8. (a) Comparison of the 1H NMR spectra of 12 hours (up)
and 6 hours samples (down) and (c) expansion of the carbonylic region (8.2–9.5
ppm) of the same spectra. The signal from residual H2O at 4.8 ppm
has been deleted. The numbers refer to the assignments described in the text.
b) Superimposed 1H-13C HSQC spectra of 6 hours (blue) and
12 hours treatment (brown). d) 13C NMR spectrum of the sample after
12 hours treatment.
图8.（a）12 h（上）和6 h样品（下）的1H NMR光谱比较和（c）相同光谱的羰基区域（8.2-9.5 ppm）的扩展。4.8 ppm处残留H2O的信号已被删除。数字指的是文中描述的分配。（b）6 h（蓝色）和12 h处理（棕色）的叠加1H-13C
HSQC光谱。（d）12 h处理后样品的13C NMR光谱。
简而言之，光谱研究表明，形成了聚合CDs，其中心很小，类似石墨烯，周围环绕着以聚呋喃部分为特征的聚合有机壳。值得注意的是，由于刚性石墨烯结构的流动性有限，类石墨烯结构在液态NMR中是不可见的，因此本文提出的任何NMR考虑都合理地限于对CDs表面的化学物质和溶液中的支链聚合物的描述。一般认为，在水热条件下，D-葡萄糖形成石墨烯状结构是通过其转化为5-HMF进行的，根据实验条件，5-HMF可能会经历几种反应途径。因此，5-HMF可以聚合成各种聚呋喃结构，也可以分解成较小的羧酸衍生物，如乙酰丙酸、乙酸、甲酸和类似化合物。然后，聚呋喃衍生物通过脱水缩合部分转化为石墨烯结构，如上文方案 2 所示。这些结构应该被包裹在聚呋喃壳中。D-葡萄糖水溶液在紫外-可见光区不吸收也不发射，而在热液处理结束时，吸收带和发射带主要在蓝色区域观察到。反应时间是一个关键参数，正如红外光谱所观察到的那样。图9表征了样品在热液处理6、8、10和12 h后的紫外-可见光吸收光谱。6 h后，在紫外区（282 nm）观察到一个解析度良好的吸收带，在可见光范围内有拖尾。在较长时间下，光谱显示在335 nm左右有一个解析带，在370 nm左右有一个由重叠的弱强度带形成的拖尾。在较长的处理时间下335 nm左右的吸收带解析度更高。测量了相同样品的荧光随热液反应时间的变化。图10表征了3D荧光图（x 轴为发射波长；y轴为激发波长；z轴为假色标上的强度）。经过最短的6 h水热处理时间后，CDs表现出两个弱荧光中心，其激发-发射最大值位于：281（λex）-335（λem）（E1）nm和315（λex）-440（λem）nm（E2）。在370（λex）-500（λem）nm（E3）附近可以识别出另一个非常弱的发射中心。发射强度随反应时间的延长而增强，在12 h样品中观察到的发射最强。这三个发射可与可见光谱中的相应吸收带相关联，如图9所示，位于282（E1）、335（E2）和370 nm（E3）。E1归因于石墨C=C sp2碳核中的π–π*跃迁。 E2与C=O键的n-π*跃迁有关，而E3与COOH和C-OH基团产生的表面陷阱的n-π*跃迁有关。
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Figure 9. UV-Vis absorption spectra in the 200-600 nm range of the samples
hydrothermally treated at 220 °C for different times (6 hours, black line; 8
hours, red line; 10 hours, blue line and 12 hours green line).
图9. 在220 °C下水热处理不同时间（6 h，黑线；8 h，红线；10 h，蓝线和12 h，绿线）的样品在200-600 nm范围内的紫外可见光吸收光谱。
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Figure 10. 3D fluorescence maps (x-axis, emission wavelength; y-axis,
excitation wavelength; z-axis, intensity in a false color scale) of the sample
after hydrothermal treatment at 6, 8, 10 and 12 hours.
图10. 样品在热液处理6、8、10和12 h后的3D荧光图（x 轴为发射波长；y 轴为激发波长；z 轴为假彩色刻度强度）。
在CDs水溶液中研究了时间分辨荧光。在340 nm激发下获取衰减曲线，以产生400至500 nm范围内的可见光发射，如图11所示。使用三指数函数成功模拟了450 nm的发射曲线。对寿命（3.1和10.2 ns）获得了最佳拟合，与类似系统中报告的寿命一致，另外还有一个更短的寿命0.6 ns。CDs寿命的衰减可能归因于涉及量子尺寸效应和功能组的弛豫过程的结合。![]()
Figure 11. Photoluminescence decay of C-dots
(12 h) under excitation wavelength at 340 nm and emission wavelength at 450 nm.
图11. CDs（12h）在340 nm激发波长和450 nm发射波长下的光致发光衰减。
为了识别发射源并将它们与特定的紫外-可见光和红外吸收带关联起来，在 250 °C的空气中对其进行了热处理。额外的热处理可以选择性地去除表面物质。图12展示了退火后处理12 h的样品的紫外-可见光、傅立叶变换红外吸收光谱和3D荧光图。光吸收光谱仅显示一个在234 nm 处达到峰值的强波段，并且在可见光中有拖尾。插图表征了样品在12 h制备后的光谱，以供参考。在FTIR光谱中，1672 cm-1（COOH）和1770 cm-1处的波段被检测为非常弱的肩峰，而C=O和C=C波段仍然解析度良好且强度高。同时，不再检测到低波长的主要荧光发射。现在，主要发射集中在315（λex）到440（λem）nm 处，而非常弱的次级发射位于365（λex）-500（λem）nm 左右。这两个发射对应于未退火样品中的E2和E3。FTIR 数据表明，退火过程会诱导COOH和C-OH物质的缩合，并且只有少量这些基团会残留。另一方面，即使相应的吸收和发射带消失，C=C红外带仍然可以很好地检测到。对这一现象的一种解释是，根据先前的研究结果，热处理破坏了石墨核心结构，现在石墨核心结构的特点是较小的氧化碎片，其中含有酮、醛和其他羧酸物质。这些结构是E2发射的来源。第三个荧光中心E3强度较弱，且与E2重叠，这是由于C=O基团附近的残留OH和电子转移至氢键吸附水所致。退火后，FTIR光谱显示，CDs仍然是由sp2物质形成的，具有类石墨烯结构，但更正确地将其识别为氧化石墨烯纳米颗粒。![]()
Figure 12. a) UV-Vis absorption spectrum, b)
FTIR, c) 3D fluorescence map of the 12 hour C-dots after annealing in air at
200°C.
图12.（a）UV-Vis吸收光谱，（b）FTIR光谱，（c）在200 °C空气中反应12 h后CDs的3D荧光图。
结论
即使只使用一种有机前体，用D-葡萄糖进行CDs的水热合成也是一个复杂的过程。在水热条件下，D-葡萄糖的反应除了产生以sp2键和呋喃部分为特征的石墨烯或类石墨结构外，还会产生几种分子。所得纳米粒子的光学特性取决于对表面态和缺陷的严格控制。由于电子在C=C石墨烯类结构和表面态中的限制，CDs表现出三个荧光中心。FTIR分析确定了几种与氧相关的物质，它们的存在取决于CDs的加工条件。CDs的热退火会引起纳米粒子结构发生显著变化，发射仅限于含氧的C=C sp2域。本文作者以D-葡萄糖为前驱体合成得到CDs，并此CDs作为理解碳基纳米结构中的合成过程和光致发光起源的模型，比较新颖，但我理解浅薄还未深入了解到其中的奥秘。并且通过FTIR确定了几种结构以此谈久了CDs的合成加工过程，通过一系列材料学表征也进一步探索了其合成过程。![]()
个人简介：
秘浩东，2001年生人，籍贯：山西省太原市 邮箱：mhd0830@foxmail.com
主要学习和工作经历
2023年6月-至今：西华大学理学院生物与医药专业硕士
2019年-2023年6月：西华大学理学院化学专业本科学习
2021年-2023年6月：西华大学化学实验中心碳点功能材料实验室进行创新实验
主要参赛和荣誉情况
全国大学生生命科学竞赛（2022，科学探究类）获得四川省二等奖，全国三等奖
