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然而,目前碳量子点的发展和应用依然处于初期探索阶段。研究的内容主要集中在碳量子点的制备，期望通过简单快速的方法合成具有优良发光性能的碳点[7]。
碳量子点的合成方法有很多种，一般可分为两类:自上而下合成法[8,9]和自下而上合成法[10,11]，前者是从较大的碳骨架(比如碳靶)上把碳纳米颗粒剥落下来的合成方法，后者则是直接对较小碳颗粒进行修饰、钝化，从而合成荧光碳量子点的方法。表1列出了不同CQDs合成方法的原料、仪器设备、反应条件及制备产率等信息。
表1 不同合成碳量子点方法比较
合成方法 原料 仪器设备 反应条件
自上而下合成法 激光销蚀法[12] 碳靶 激光器 氩气为载气，高温水蒸气环境
电化学法[13] 碳材料 电解池 电解液，外加电压
弧光放电法[14] 碳靶 弧光放电设备 弧光放电
自下而上合成法 化学氧化法[15] 蜡烛灰，有机碳源 回流装置 加热、搅拌
模板法[16] 有机聚合物 加热装置 高温，强酸或强碱
微波辅助法[17] 糖类，石墨氧化物 微波反应仪 微波
热分解法[18] 含碳有机物 加热装置 加热，控温
反胶束法[19] 葡萄糖 回流装置 氩气环境，加热回流
由于自上而下法很难将碳骨架彻底粉碎成纳米颗粒，所以产率较低，而且仪器要求较高，操作相对较繁琐，并不经济。自下而上合成法中，若以大分子有机物作为碳源，一般是通过碳化的方式将大分子变成小分子，碳化过程中除去了大量非碳物质，故产率也很低(最高仅达1%)。
通过对比和摸索，本文采用蔗糖作为碳源，利用水热法合成碳量子点。水热法操作简捷，可以一步合成碳量子点。制备的碳量子点具有发光性能优良、成本低、水溶性好、无毒环保的优点。由于粒径的不同会对碳量子点的激发和发射波长产生影响，本文主要对浓度的不同的蔗糖溶液制得的碳量子点的光学性能进行研究，探究了不同的含氮修饰物对合成碳量子点的影响，通过发射光谱的比较探讨了含氮化合物修饰碳量子点的光学性能，为碳量子点的研究及应用提供了很好的借鉴。