顶刊AFM、Angew报道碳量子点的进展

AFM：PLQY接近100%的碳点用于水相激光和生物基照明

2024年3月5日，Advanced Functional Materials报道了研究人员在玛芬烘焙的启发下，采用苝二酸为原料，在硼/酸和尿素的辅助下通过无溶剂干烧法制备了在水溶液中PLQY接近100%的CDs，并首次在CDs水溶液中实现了光泵激光。

在该项工作中，研究人员设计了一种一步法空间限域固态反应，通过在环境压力下使用热诱导自发泡过程成功合成了一种在水中具有接近100%的PLQY（超过97.2％）的新型CDs。CDs独特的核心结构产生了一种新型的抗水猝灭结构，可以有效防止水分子引起的发光猝灭，从而导致水中的PLQY接近100%。

值得注意的是，在F-P腔的辅助下，研究人员首次在CDs水溶液中实现了光泵浦绿色激光发射。此外，利用CDs染色丝作为荧光转换层覆盖在蓝色LED芯片上制备了基于生物材料的WLED，获得了60.7 lm W^-1的流明效率和CIE色坐标为(0.33,0.35)。

这项工作为使用类似的大共轭结构单元构建各种抗水猝灭发光CDs带来了启发，可以促进CDs在水介质中的多功能应用。

文献名称：Perylenedioic Acid-Derived Carbon Dots with Near 100% Quantum Yield in Aqueous Solution for Lasing and Lighting

DOI:10.1002/adfm.202401353

Angew：碳量子点实现纳米酶内多酶活性的可逆光操纵

2024年3月21日，Angewandte报道了研究人员使用聚苯胺作为前体构建了一种具有过氧化物酶和过氧化氢酶活性的O/N-CQDs。与以往报道的纳米酶单侧调控(单酶活性)相比，这是首次报道的纳米酶内多酶活性的可逆光操纵，纳米酶的多酶活性可以通过光照射精确地从ROS产生者调节到ROS清除者。

研究发现，O/N-CQDs光刺激下多酶活性的转化是由于其表面的类醌氮极化，显著促进了ROS的消耗生成O₂和H₂O。因此通过光调控O/N-CQDs上氮醌结构的极化和去极化，实现了过氧化物酶和过氧化氢酶活性的可逆切换。

该系统通过对多酶活性的精确调控，可以可逆地调节细胞内外源性和内源性ROS水平，对维持信号转导和代谢平衡至关重要。利用这种人工“电灯开关”，纳米酶可以自主操纵适应疾病发展的ROS水平，使治疗更加智能化。

这种“智能”酶为纳米酶的多酶活性智能调控提供了新的思路，在精准医学中有着广泛的应用前景。

文献名称：Photo-Switchable Peroxidase/Catalase-Like Activity of Carbon Quantum Dots

DOI:10.1002/anie.202403581

Appl. Catal. B Environ：碳量子点表面修饰提高光催化H2O2生成

2024年3月4日，Applied Catalysis B: Environment and Energy报告了一种基于席夫碱缩合反应的新型高效无金属碳点光催化剂可增强光催化H₂O₂的生成。

研究人员通过一步热解过程合成了CQDs，随后利用不同的配体通过席夫碱缩合与CQDs表面的羰基反应生成了一系列CQDs衍生物（ CQDs-PA、CQDs-PH、CQDs-NA 和 CQDs-NH）。研究发现，与其它CQDs衍生物催化剂相比，CQDs-NH的产率最高，且比原始CQDs高出8.4倍。

研究人员系统地研究了NH基团的引入对促进光催化H₂O₂生成的影响，实验和理论研究数据均表明，CQDs-NH中的CN-NH-基团增强了光吸收，促进载流子分离/转移和氧吸附。此外其还促进关键中间体物质 (*OOH) 的形成，从而显着提高H₂O₂生产的选择性和活性。由于CQDs-NH独特的光电子和质子供给能力，无论存在或不存在猝灭剂，都可以获得高H₂O₂产率。

该项研究为无金属碳基光催化的设计提供了新策略。

文献名称：Surface engineered carbon quantum dots for efficient photocatalytic hydrogen peroxide production

DOI:10.1016/j.apcatb.2024.123918