Run Hong, Yutao Zhang, Huaqiang Chu
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Flame-derived carbon dots: Bridging soot pollution control and functional nanomaterial synthesis
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Progress in Natural Science Materials International, 2026, https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2026.07.007.
论文简介：碳氢燃料不完全燃烧会产生大量的碳烟颗粒物，虽然常被认为是大气污染物，但它们也可作为一种有价值的前体，即用作碳点(CDs)等碳纳米材料的合成原料。碳点通常具有低于10纳米的尺寸，由石墨烯状片段构成的准球形碳核和功能化的表面组成。这种独特的结构为CDs提供了可调的化学、光学和电子特性。此外，CDs通常表现出低毒性、独特的荧光性、高水溶性、热稳定性、化学惰性和易于功能化。本综述评价了基于火焰法制备CDs的方法，包括使用碳烟作为起始材料的路线，讨论了调控CDs性质的策略，并概述了它们的分离和纯化技术。
重要结论：
本文系统评价了火焰法合成碳点关键技术路径和方法，主要结论如下
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(1) 碳烟和碳点有一个共同的来源：通过物理分离纯化，如膜过滤，可以从碳烟中获得荧光碳点，不需要额外的化学反应。
(2) 基于火焰合成提供了绿色和高效的优势。通过使用碳烟作为碳源，该方法能够以连续操作、低成本和最少的有机废物一步生产碳点，有效地将环境污染物转化为绿色的高价值碳材料。
(3) 多参数调控允许碳点性能的目标优化。通过杂原子掺杂(例如氮、硼)、火焰当量比的调整、燃料类型的变化和燃烧温度的控制，碳点的尺寸、表面官能团和荧光发射行为可以被精确地调整以满足不同应用的光学要求。
(4) 分离和纯化对于提高碳点的适用性至关重要。基于尺寸的膜过滤和溶剂萃取方法大大简化了碳点从碳烟中的分离，而氧化酸处理等表面改性技术有效增强了碳点的亲水性和生物相容性，为其实际应用奠定了基础。
(5) 碳点的荧光机理复杂但可控。它们的荧光性质可能来自多种机制，包括量子限制、表面态发射和分子态发射。
