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  石墨烯量子點(GQDs)作為碳點家族的重要一員，具有出色的光學性質，穩定性，溶解性，低毒性等，已經在納米醫學，光伏設備，電池，光電探測器等領域發揮著不可或缺的作用。更重要的是，GQDs是結構最明確的一種碳點，因此通過修飾等手段可以輕松的改變其性質，并實現精準合成。這進一步為GQDs(包括碳點)的形成過程解析提供了研究思路。因此，深入理解GQDs的精確合成具有重要的意義和研究價值。

1.GQDs常見的合成策略

  GQDs的制備方法分為“至上而下”和“至下而上”兩類(圖2)。對于至上而下法，各種宏觀碳物種，例如富勒烯、石墨烯和碳納米管等，通過氧化裂解、激光燒蝕、電化學途徑被剝離成更小的GQDs；至下而上法常采用有機前體通過水熱/溶劑熱，全合成的策略進行制備。 

2.合成精確結構GQDs的常見前體

  GQDs常見的前體可以分為含有缺陷的和含有多環芳烴(PAHs)結構的，缺陷結構衍生的空心共軛大結構GQDs。這種含有缺陷的GQDs與沒有中心缺陷的相同尺寸結構相比，缺陷結構在熒光發射和紫外-可見光譜中均表現出顯著的向色偏移，發光強度也明顯提高，這可歸因于它較慢的非輻射衰變和較快的輻射衰變；PAHs的結構一直是GQDs的有效候選者，許多GQD結構都是在PAHs高效合成的基礎上實現的。目前，超大分子PAHs也被合成化學家廣泛用作合成特定功能的GQDs，PAHs前體的尺寸也會進一步對GQDs的尺寸進行調節，從而影響其光學性質。

3.GQDs的修飾

  GQDs結構的功能化是改變其能量轉換過程的關鍵，有機轉化，尤其是具有表面附著功能的轉化，不僅可以有效調節GQDs相關材料的性能，而且對新材料的設計和改進也起著至關重要的作用。GQDs的共價修飾可以對其帶隙進行調控，通過對其氧化還原電位的調整，實現HOMO和 LUMO能級的改變；除了共價修飾，通過在碳晶格中引入不同的雜原子，可以充分改變基于共軛骨架的電子結構。其中N原子由于半徑和電負性和C相似，使得N摻雜在材料改性和開發中得到廣泛應用。 

4.功能化GNRs的精確合成

  一般來說，當尺寸在10 nm以內時，GNRs也可以歸類為 GQDs。考慮到 GNRs 的小尺寸，它們已被證明可以通過合理的化學設計定向合成GQDs，使它們具有特定的功能。此外，GNRs是具有單層石墨烯的狹長帶狀結構，其寬度通常小于10 nm，一些通過取代功能連接的GNRs可作為高度可調的GQDs。目前，通過全合成的策略，已經開發了Zigzag, Armchair, Gulf邊緣的，和彎曲，扭曲和Chevron類型的GQDs。 

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.matt.2023.01.003

  下載：Efficient bottom-up synthesis of graphene quantum dots at an atomically precise level