石墨烯量子点的定义
石墨烯量子点(Graphene Quantum Dots, GQDs)是横向尺寸小于50 nm、厚度为0.5-1.0nm的石墨烯（图1）。石墨烯量子点的制备由top-down和bottom-up两种途径，top-down方法主要以石墨烯或石墨为前驱体通过化学、电化学或物理法将横向尺寸减小到几个纳米，bottom-up方法主要以含苯环的小分子通过水热、高温气相沉积或电化学合成等方法实现几个纳米的量子点。
图1 石墨烯量子点的表征
（a）石墨烯量子点的TEM图像（插图为石墨烯量子点的横向尺寸分布）
（b）石墨烯量子点高分辨TEM图像
（c）石墨烯量子点的AFM图像及对应高度分析。Chem. Mater., 2015, 27, 2004-2011.
石墨烯量子点的物性
化学稳定性方面，石墨烯量子点具有石墨烯的sp2构型原子排列结构，在化学稳定性方面，石墨烯量子点具有较之于其它量子点材料所不具备的化学稳定性，能够承受强酸、强碱和较高温度的极端环境。
带隙性质方面，石墨烯是一种零带隙类半导体材料，当石墨烯的横向尺寸减小到量子尺度（＜100 nm）时，石墨烯中的π电子发生局域化，其带隙随之打开，通过尺寸调控、形貌调控、边缘结构调控及掺杂等手段，石墨烯量子点的带隙可实现从0 eV 到5 eV之间的宽幅调制。
光学性质方面，石墨烯量子点具有显著的光致发光性能，其具有高荧光稳定性、高抗离子干扰能力和高抗光漂白能力（图2）。同时，通过简单的手段对石墨烯量子点尺寸与化学结构（边缘/表面基团修饰、晶格异质原子掺杂）的控制可实现石墨烯量子点发光波长的有效调控，从而实现石墨烯量子点可见光全光谱发光调制。
图2 石墨烯量子点的荧光性能
石墨烯量子点（N-GQD）
水溶液与荧光染料罗丹明B（RhB）
乙醇溶液在可见光下（左图）及紫外光下（右图）的照片
其中N-GQD的荧光量子产率为0.74，RhB的荧光量子产率为0.68。Part. Part. Syst. Charact., 2015, 32, 434-440
催化性能方面，石墨烯量子点具有高比表面积及边缘原子比例，边缘原子的占比可以高达20%，这使得该类材料在催化过程中具有最高的暴露活性位点。这一系列优异的界面性质使石墨烯量子点材料在能源应用领域（锂离子电池、超级电容器、光催化产氢/氧等）以及环境保护领域（光催化降解）具有极高的应用价值。
生物性能方面，石墨烯量子点作为典型的碳基半导体材料，其生物安全性较之传统荧光材料（荧光染料、II-IV族量子点等）更高，具有优异的生物相容性。同时，石墨烯量子点的小尺寸使其在细胞荧光成像中更易于进入细胞内，从而实现胞内环境成像。
石墨烯量子点的应用
发光器件
石墨烯量子点通过掺杂、表面修饰等方式对其荧光性能进行有效调控后，可用于碳基发光器件的构建（图3），较之于传统LED发光器件，石墨烯量子点为发光材料的碳基发光器件具有更好的稳定性，同时避免了潜在的重金属污染。
图3 基于石墨烯量子点的高效绿光LED器件 Appl. Phys. Express, 2017, 10, 032102
光学探针
石墨烯量子点通过掺杂、表面基团修饰等手段，可实现离子、生物分子、自由基等的高灵敏检测。检出限可达10-6 M至10-12 M（图4），该方案较之于传统的检测技术，具有更高的灵敏度和抗干扰能力。
图4 基于Se掺杂石墨烯量子点所构建的细胞中羟基自由基-还原型谷胱甘肽氧化还原过程的荧光探针技术。Chem. Mater., 2015, 27, 2004-2011
生物成像
石墨烯量子点兼具良好的生物相容性、稳定性、抗干扰能力和荧光性能。因此，石墨烯量子点可作为一种理想的细胞荧光成像剂应用于细胞、组织成像（图5）。
图5 基于绿光N掺杂石墨烯量子点在细胞成像中的应用
（a）不同浓度N掺杂石墨烯量子点的细胞毒性
（b）可见光下N掺杂石墨烯量子点处理后的组织细胞的显微图像
（c）对应的荧光显微图像。Part. Part. Syst. Charact., 2015, 32, 434-440
肿瘤诊疗
石墨烯量子点具有丰富的表面基团，通过表面靶向剂修饰、药物担载等手段，可实现基于石墨烯量子点的肿瘤诊断与靶向治疗。同时，利用石墨烯量子点优异的荧光性能，在靶向治疗的同时，能够实现肿瘤组织的实时荧光监控，实现全治疗过程的长效可视化。
图6 基于绿光N掺杂石墨烯量子点的肿瘤治疗方案
（a）绿光N掺杂石墨烯量子点在小鼠肿瘤包块中的选择性富集
（b）N掺杂石墨烯量子点与自噬调节剂连用后30天中对小鼠肿瘤模型的治疗效果
（c）N掺杂石墨烯量子点与自噬调节剂连用对小鼠30天存活率的提升。Adv. Funct. Mater., 2018, 1800881
中科院上海微系统所发表的石墨烯量子点相关论文列表
1. Emancipating target-functionalized carbon dots from autophagy vesicles for visualized tumor therapy, Advanced Functional Materials 2018, 1800881.
2. Facile and Highly Effective Synthesis of Controllable Lattice Sulfur-Doped Graphene Quantum Dots via Hydrothermal Treatment of Durian, ACS Applied Materials & Interfaces, DOI: 10.1021/acsami.7b16002.
3. Highly Active Black TiO2/N-doped Graphene Quantum Dots Nanocomposites For Sunlight Driven Photocatalytic Sewage Treatment, ChemistrySelect 3 (2018) 201-206.
4. Electrochemical Cutting in Weak Aqueous Electrolyte: the Strategy for Controllable and Efficient Preparation of Graphene Quantum Dots, Langmuir 34 (2018) 250-258.
5. C3N - a 2D crystalline, hole-free, tunable-narrow-bandgap semiconductor with high on-off current ratio and ferromagnetic properties, Advanced Materials 29 (2017) 1605625.
6. Robust GQDs Modified Thermally Reduced Graphene Oxide Membranes for Ultrafast and Long-Term Purification of Dye-Wasted Water, Advanced Materials Interfaces, 4 (2017) 1700209.
7. Insights into oxidation mechanism of sp2-sp3 hybrid carbon material: preparation of water-soluble 2D porous conductive network and detectable molecule separation, Langmuir 33 (2017) 913-919.
8. Tunable amplified spontaneous emissionin graphene quantum dots doped cholesteric liquid crystals, Nanotechnology 28 (2017) 245202.
9. 石墨烯量子点：石墨烯材料体系中的明珠，丁古巧等，张江科技评论 3 (2017) 35-36.
10. Carbon Dioxide Hydrogenation over a Metal-Free Carbon Based Catalyst,ACS Catalysis 7 (2017) 4497-4503.
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12. Fabrication of centimeter-scale light emitting diode with improved performance based on fat soluble graphene quantum dots, Applied Physics Express 10 (2017) 032102.
13. Facile Synthesis of Highly Graphitized Nitrogen-Doped Carbon Dots and Carbon Sheets with Solid-State White-Light Emission, Materials Letters 195 (2017) 58-61.
14. A Metal-Free Electrocatalyst for Carbon Dioxide Reduction to Multi-Carbon Hydrocarbons and Oxygenates, Nature Communications 7 (2016) 13869.
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18. 3D periodic multiscale TiO2 architecture: a platform decorated with graphene quantum dots for enhanced photoelectrochemical water splitting, Nanotechnology 27 (2016) 115401.
19. Enhanced monolayer MoS2/InP heterostructure solar cells by graphene quantum dots, Applied Physics Letters 108 (2016) 163901.
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21. Selenium doped graphene quantum dots as an ultrasensitive redox fluorescent switch, Chemistry of Materials, 27 (2015) 2004-2011.
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4688美高梅集团唯一网站检测提供的石墨烯量子点产品规格
4688美高梅集团唯一网站检测(China)官网-BinG百科针对石墨烯量子点在肿瘤诊疗、电致发光等领域中的应用需求开发了多样化的石墨烯量子点产品，包括蓝光、黄绿光、红光水溶性石墨烯量子点粉体；水溶性氧化石墨烯量子点粉体；蓝光、绿光、黄光、白光石墨烯量子点荧光粉。
同时，4688美高梅集团唯一网站检测(China)官网-BinG百科针对客户实际应用需求，可实现石墨烯量子点多样化结构修饰，提供多样化的石墨烯量子点宏量生产、修饰技术解决方案。
一、水溶性石墨烯量子点粉体
※ 基本物性
※ 光学性质
※ 主要用途
1. 肿瘤诊断、治疗及诊疗一体化
2. 肿瘤标志物检测试剂盒
3. 干细胞辅助治疗技术开发
4. 光电转换、热电转换、光催化触媒
5. 发光涂层、电致发光器件
6. 石墨烯等二维材料水相辅助分散
7. 海水淡化、超滤
※ 相关文献
1. Advanced Functional Materials, 2018, 28 (30), 1800881.
2. Nano Letters, 2010, 10(5), 1869-1873.
3. Chemistry of Materials, 2014, 27, 218-226.
4. Chemistry of Materials, 2015, 27 (6), 2004-2011.
5. Journal of Materials Chemistry A, 2014, 2 (23), 8660-8667.
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7. Particle & Particle Systems Characterization, 2015, 32 (4), 434-440.
8. Advanced Energy Materials, 2013, 3(8), 997-1003.
二、石墨烯量子点荧光粉
※ 基本物性
※ 光学性质
※ 主要用途
1. 环保型LED荧光粉
2. 环保型高级荧光防伪油墨（用于烟酒及食品等荧光防伪技术）
3. 荧光快速检测试纸
※ 相关文献
1. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY, 2012, 22(42), 22378-22381.
2. Particle & Particle Systems Characterization, 2016, 33(2), 70-74.
3. Nature Communications, 2018, 9, 2249.
4. Nano Today, 2014, 9(5), 590-60.
5. ACS Nano, 2013, 7(12), 11234-11241.
联系方式：138-1720-3927（何朋）