文献综述
光致发光碳量子点通常可分为碳点(CQDs)和石墨烯量子点(GQDs)，自从2004年在电泳分馏过程中意外发现以来，引起了人们的广泛关注。CQDs具有化学惰性、发光可调、制备简便、细胞毒性低、生物相容性好等优点。因此，它们在能量转换和储存、催化、生物成像、药物输送、环境监测等方面的应用日益广泛。但目前存在量子点产量低和表面功能基团的数量较少的问题，影响有机碳量子点在荧光性方面的应用。
最近对碳量子点发光机制的研究结果表明，可从表面功能化和掺杂不同类型杂原子两方面来提高其荧光性和扩大其运用领域。然而，聚合物和有机小分子的表面功能化的合成和纯化步骤复杂，产率低。而化学杂原子掺杂便于大规模的生产，通过在CQDs中引入非金属原子和金属离子，改变与CQDs的能隙有关的电子结构，赋予CQDs不同的特性。研究表明碳量子点的电子结构表现为sigma;→sigma;*、sigma;→pi;*、pi;→pi;*、n→pi;*和n→sigma;*电子跃迁，这些与它们的物理化学性质密切相关，特别是光学性质(吸收和荧光)。杂原子与CQDs成键后，杂原子的轨道重叠程度和电子的吸出/提供能力会影响CQDs中p态和n态之间的相互作用。
以往的研究表明，大多数非金属杂原子掺杂的碳量子点可以通过简单的合成方法从丰富的原料中得到。由于非金属杂原子的掺杂，使得CQDs的QYs得到了增强，应用范围得到了扩展。但与大多数非金属杂原子相比，金属离子(尤其是过渡金属离子)外容易失去的电子和未占据的轨道数较多，并且金属离子的原子半径大于非金属杂原子。一旦金属离子掺杂到CQDs中，将更容易改变电荷密度和电荷之间的传输方式，将金属离子与石墨烯结合，可提高碳量子点的物化性质，比如催化性能。一方面，在化学反应过程中，金属离子外的电子和未占据轨道有利于它们与CQDs表面的氨基和羧基螯合。另一方面，CQDs的荧光可以通过金属离子与CQDs表面基团的配位来淬灭。从这个角度来看，金属离子的表面功能化是不可接受的。但随着研究的深入，2015年冯的团队提出了一个新的观点，即在CQDs的骨架中，电荷交换性的协调功能节点可以通过直接将金属掺杂剂与sp2表征的杂原子结合而形成，而不是通过金属离子进行表面功能化。此后，金属离子掺杂CQDs (M-CQDs)被认为是CQDs掺杂的一种替代方法，受到越来越多的关注。
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