石墨烯量子点(GQDs)作为碳点家族的重要一员，具有出色的光学性质，稳定性，溶解性，低毒性等，已经在纳米医学，光伏设备，电池，光电探测器等领域发挥着不可或缺的作用。更重要的是，GQDs是结构最明确的一种碳点，因此通过修饰等手段可以轻松的改变其性质，并实现精准合成。这进一步为GQDs(包括碳点)的形成过程解析提供了研究思路。因此，深入理解GQDs的精确合成具有重要的意义和研究价值。

1.GQDs常见的合成策略

  GQDs的制备方法分为“至上而下”和“至下而上”两类(图2)。对于至上而下法，各种宏观碳物种，例如富勒烯、石墨烯和碳纳米管等，通过氧化裂解、激光烧蚀、电化学途径被剥离成更小的GQDs；至下而上法常采用有机前体通过水热/溶剂热，全合成的策略进行制备。 

2.合成精确结构GQDs的常见前体

  GQDs常见的前体可以分为含有缺陷的和含有多环芳烃(PAHs)结构的，缺陷结构衍生的空心共轭大结构GQDs。这种含有缺陷的GQDs与没有中心缺陷的相同尺寸结构相比，缺陷结构在荧光发射和紫外-可见光谱中均表现出显着的向色偏移，发光强度也明显提高，这可归因于它较慢的非辐射衰变和较快的辐射衰变；PAHs的结构一直是GQDs的有效候选者，许多GQD结构都是在PAHs高效合成的基础上实现的。目前，超大分子PAHs也被合成化学家广泛用作合成特定功能的GQDs，PAHs前体的尺寸也会进一步对GQDs的尺寸进行调节，从而影响其光学性质。

3.GQDs的修饰

  GQDs结构的功能化是改变其能量转换过程的关键，有机转化，尤其是具有表面附着功能的转化，不仅可以有效调节GQDs相关材料的性能，而且对新材料的设计和改进也起着至关重要的作用。GQDs的共价修饰可以对其带隙进行调控，通过对其氧化还原电位的调整，实现HOMO和 LUMO能级的改变；除了共价修饰，通过在碳晶格中引入不同的杂原子，可以充分改变基于共轭骨架的电子结构。其中N原子由于半径和电负性和C相似，使得N掺杂在材料改性和开发中得到广泛应用。 

4.功能化GNRs的精确合成

  一般来说，当尺寸在10 nm以内时，GNRs也可以归类为 GQDs。考虑到 GNRs 的小尺寸，它们已被证明可以通过合理的化学设计定向合成GQDs，使它们具有特定的功能。此外，GNRs是具有单层石墨烯的狭长带状结构，其宽度通常小于10 nm，一些通过取代功能连接的GNRs可作为高度可调的GQDs。目前，通过全合成的策略，已经开发了Zigzag, Armchair, Gulf边缘的，和弯曲，扭曲和Chevron类型的GQDs。 

  原文链接：https://doi.org/10.1016/j.matt.2023.01.003

  下载：Efficient bottom-up synthesis of graphene quantum dots at an atomically precise level