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碳量子點是一種尺寸通常小于10納米的零維碳基納米熒光材料。它由sp2/sp3雜化的碳核和表面豐富的官能團(tuán)構(gòu)成,不僅具備獨特的光致發(fā)光特性,還擁有高比表面積、優(yōu)異的水溶性和良好的導(dǎo)電性。本產(chǎn)品是開發(fā)生物傳感器、高效光電器件以及新一代能源存儲系統(tǒng)的理想多功能納米材料。
與傳統(tǒng)含重金屬的量子點相比,碳量子點具有更低的生物毒性和更好的化學(xué)穩(wěn)定性;與常規(guī)導(dǎo)電碳黑(如Super P)相比,其納米級尺寸和豐富的表面官能團(tuán)能更有效地與活性物質(zhì)復(fù)合,構(gòu)建高效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。本產(chǎn)品可分散于水及多種極性溶劑中,適用于溶液法加工,與電極制備工藝完美兼容。
產(chǎn)品特性
熒光性能優(yōu)異: 具備激發(fā)波長依賴及尺寸可調(diào)的發(fā)光特性,顏色豐富。
導(dǎo)電性與分散性俱佳: 納米尺寸效應(yīng)和表面官能團(tuán)使其能均勻分散并形成高效三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。
生物相容性好: 細(xì)胞毒性低,適用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
光穩(wěn)定性強(qiáng): 抗光漂白能力遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)有機(jī)染料。
易于表面功能化: 可根據(jù)需求修飾特定官能團(tuán),優(yōu)化與不同材料的界面相容性。
核心應(yīng)用優(yōu)勢:作為鈉離子電池高效導(dǎo)電添加劑
碳量子點憑借其高比表面積和良好導(dǎo)電性,正成為新一代鈉離子電池的理想導(dǎo)電添加劑。
構(gòu)建三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò): 將其與電極活性材料(如磷酸釩鈉、硬碳等)復(fù)合后,納米級的碳量子點能均勻填充在活性顆粒之間,像“納米橋梁”一樣連接孤立顆粒,構(gòu)建起高效的電子傳輸路徑。
提升電極動力學(xué)性能: 這一穩(wěn)固的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)能顯著降低電極內(nèi)阻,加快電子傳輸速度,從而有效提升鈉離子電池的倍率性能和快速充放電能力。
增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性: 碳量子點表面的官能團(tuán)可能增強(qiáng)與活性物質(zhì)的結(jié)合力,有助于緩沖充放電過程中的體積變化,提升電極的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和循環(huán)壽命。
制備方法
碳量子點的制備主要包括以下兩種主流技術(shù)路徑:
自上而下法:
以石墨、碳纖維等宏觀碳材料為前驅(qū)體,通過強(qiáng)酸氧化、電化學(xué)剝離或激光燒蝕等方法,將其“切割”成納米尺寸的碳量子點。此方法原料易得,但產(chǎn)品尺寸和性能均一性相對較差。
自下而上法:
以檸檬酸、葡萄糖、小分子胺等有機(jī)化合物為前驅(qū)體,通過水熱/溶劑熱法、微波法或高溫?zé)峤獾确椒?,使小分子碳化、聚合并最終形成碳量子點。此方法工藝靈活,可通過精確調(diào)控前驅(qū)體和反應(yīng)條件來控制碳量子點的尺寸、官能團(tuán)和電化學(xué)性能。
應(yīng)用領(lǐng)域
能源存儲: 作為高性能導(dǎo)電添加劑,用于鈉離子電池、鋰硫電池等新型電極材料。
生物醫(yī)學(xué): 生物細(xì)胞標(biāo)記與成像、藥物遞送追蹤、腫瘤診斷。
化學(xué)傳感: 金屬離子檢測、pH傳感、爆炸物和有機(jī)污染物檢測。
光電器件: 作為熒光粉用于LED器件、光伏器件的功能層。
防偽加密: 用于高級油墨、信息安全存儲與防偽標(biāo)簽。
