石墨烯量子点制备与应用
石墨烯碳量子点
石墨烯碳量子点
石墨烯碳量子点是一种新型材料，由于其极小的尺寸、优良的光
电性能以及良好的生物相容性，已经引起了许多研究者的关注。
下面
我们将围绕石墨烯碳量子点，详细介绍它的制备方法、特性以及应用。
一、制备方法
制备石墨烯碳量子点的方法有多种，以下是其中比较常用的两种：
1. 氮化法制备：将淀粉等富含碳的物质通过氮化反应，制备出
含氮化合物。
接着通过高温自燃、芳香化等反应，将含氮化物转化为
含碳化物。
最后通过控制反应条件，将含碳化物还原成石墨烯碳量子点。
2. 水热法制备：将石墨烯氧化物与硫酸等反应得到硫酸化石墨烯，再通过水热反应，使硫酸化石墨烯还原为石墨烯碳量子点。
二、特性
石墨烯碳量子点具有以下特性：
1. 极小的尺寸：石墨烯碳量子点的直径一般在1~10nm之间，因
此具有极高的比表面积。
2. 优良的光电性能：石墨烯碳量子点具有良好的光稳定性、发
光性能以及光吸收性能。
3. 生物相容性好：石墨烯碳量子点不含重金属等有害物质，具
有良好的可生物降解性和生物相容性。
三、应用
石墨烯碳量子点的应用领域非常广泛，以下是其中几个重要的应
用领域：
1. 生物成像：石墨烯碳量子点因其优良的光学性质，被广泛用
于生物标记、细胞成像和组织成像。
2. 纳米电子器件：石墨烯碳量子点因其优良的光电性质，在纳
米电子器件中具有广泛的应用前景。
3. 光电转换：石墨烯碳量子点可以用于太阳能电池、发光二极
管等光电转换领域。
总之，石墨烯碳量子点是一种具有重要应用价值的新型材料，目前的研究还只是冰山一角，未来还有很多应用前景有待发掘。
石墨烯量子点的制备及其光电性能研究
石墨烯量子点的制备及其光电性能研究石墨烯量子点，是一种纳米级别的石墨烯，尺寸一般在10-100纳米之间，具有优异的电子和光学性能。
因此，石墨烯量子点作为一种新型材料，在电子、光子、催化等领域应用潜力巨大。
1. 制备石墨烯量子点的方法目前，制备石墨烯量子点的方法主要包括化学还原、杂化反应和机械剥离法三种。
化学还原法是最常见的制备方法之一。
在这种方法中，氧化石墨烯和还原剂在氢气氛围下反应，制备石墨烯量子点。
不同的还原剂可以获得不同尺寸、形状、表面功能的石墨烯量子点。
杂化反应法是另一种制备石墨烯量子点的方法。
在这种方法中，有机和无机的前体物质通过反应制备石墨烯量子点。
这种方法可以制备高纯度、单分散的石墨烯量子点。
机械剥离法是一种新兴的制备石墨烯量子点方法。
在这种方法中，石墨烯基材被机械力剥离成微小尺寸的石墨烯量子点。
这种方法可以制备出高品质的石墨烯量子点，但是需要耗费较大的能量。
2. 石墨烯量子点的光电性质石墨烯量子点具有多种优秀的光电性质，包括可见光吸收、光致发光、高强度荧光、多色发光和准二维结构等。
这些性质广泛应用于生物成像、LED显示器、荧光探针等领域。
石墨烯量子点的可见光吸收属性优秀，其吸收带随着量子点尺寸的缩小而向更短波长方向移动。
此外，石墨烯量子点的光致发光效应也具有良好的应用前景。
光致发光效应是指在受到激发后，材料能够发出荧光，从而实现物质成像或信息传递。
3. 石墨烯量子点的应用石墨烯量子点具有广泛、迅速地发展应用，其应用领域包括生物成像、荧光标记、LED显示器、光电催化等。
生物成像是石墨烯量子点的重要应用之一。
通过改变石墨烯量子点的尺寸、形状和表面官能团，可以实现对不同生物分子和细胞的检测和成像。
荧光标记是石墨烯量子点在生物和化学领域中的又一应用。
石墨烯量子点作为高度荧光性的材料，可以实现生物样品的精确标记和检测。
LED显示器是石墨烯量子点在光电领域的又一应用，它可以替代传统的荧光粉和有机染料，实现更高的效率、更低的成本和更加稳定的性能。
石墨烯量子点的制备及光催化应用
石墨烯量子点的制备及光催化应用摘要：石墨烯量子点作为新的零维(0D)材料被提出，因其自身量子约束、边缘效应以及环境友好等特点，引起了世界范围内学术界和工业界的广泛关注。
笔者综述了石墨烯量子点(GQDs)不同的制备方法。
GQDs具有良好的水溶性，边界富含含氧官能团等优点。
关键词：石墨烯量子点；氧化劈裂法；水热或溶剂法石墨烯量子点是一种0D石墨烯材料，其特征是原子薄的石墨化平面(通常为1层或2层，厚度小于2纳米)，横向尺寸通常小于10纳米。
与其他碳基材料如富勒烯、石墨烯等相比，由于其特殊的边缘和量子约束效应，GQDs表现出不同的化学和物理性质，展现了较好的光学特性，打破了石墨烯在光学应用中的零带隙限制。
荧光性质是GQDs最重要的特征，与传统半导体的量子点相比，GQDs具有荧光性质稳定、低毒、水溶性好等优点，具有生物相容性的优势。
1 石墨烯量子点制备1.1氧化劈裂法氧化劈裂法又称氧化切割，是应用最广泛的一种切割方法。
SHEN等[1]提出，将微米级的二维氧化石墨烯薄片切成小块加入HNO3中，结果表明，制备的GQDs具有上转换荧光性质。
ZHOU等[2]提出了一种调节氧化石墨烯横向尺寸的简单、可控的方法。
改法合成的GQDs在重金属离子的电化学传感方面表现出增强的性能。
在以此基础上，CHUA等[3]以富勒烯为起始原料制备了非常小的GQDs(2-3 nm)。
产物表现出较强的发光性能，表明GQDs在光电子和生物标记方面的潜力。
LU等[4]开发了一个简单和肤浅锅GQDs的合成方法。
合成的GQDs具有良好的光稳定性、耐盐性、低毒性和良好的生物相容性。
1.2 水热或溶剂法水热或溶剂热法是制备GQDs的一种简单、快速的方法。
PAN等[5]首次以氧化石墨烯为原料，采用水热法制备了粒径分布为5~13nm的GQDs。
TIAN等[6]报道了一种在二甲基甲酰胺(DMF)环境中应用过氧化氢一步溶剂热法合成GQDs的方法，该方法在整个制备过程中不引入任何杂质，如图2所示。
石墨烯量子点的制备
石墨烯量子点的制备石墨烯量子点的制备方法主要分为物理法和化学法两种。
物理法是通过物理手段如机械剥离、离子注入等制备石墨烯量子点。
化学法则是以石墨烯为原料，通过化学反应将石墨烯切割成量子点。
在物理法制备石墨烯量子点方面，机械剥离法是最常用的方法之一。
该方法是将石墨烯片材粘贴在聚合物薄膜上，然后将其浸泡在溶液中，通过反复剥离和清洗，最终得到分散的石墨烯量子点。
但是，机械剥离法的产量较低，不适应大规模生产。
化学法制备石墨烯量子点主要包括两种方法：有机合成法和无机合成法。
有机合成法是以有机物为原料，通过加热、加压等手段合成石墨烯量子点。
而无机合成法则是以无机物为原料，通过高温、高压等手段制备石墨烯量子点。
在实验过程中，我们发现石墨烯量子点的生长机制主要是基于分子扩散和表面能原理。
在制备过程中，石墨烯量子点的结构特点受到制备温度、反应时间等因素的影响。
同时，石墨烯量子点的性质也与它的尺寸密切相关。
通过对实验结果的分析，我们发现制备石墨烯量子点的关键在于控制制备温度和反应时间，以获得尺寸均一、分散性好的量子点。
此外，石墨烯量子点的应用研究也正在广泛开展，例如在太阳能电池、生物医学成像和传感器等领域的应用。
总之，石墨烯量子点的制备方法及其研究进展在能源、生物医学、传感器等领域具有广泛的应用前景。
未来，我们需要进一步探索制备高质量石墨烯量子点的优化工艺，为实现其在实际应用中的广泛应用奠定基础。
针对石墨烯量子点的性质和功能展开深入研究，以便更好地发掘和发挥其潜力，促进相关领域的发展和创新。
关键词：石墨烯量子点，制备，传感，成像摘要：石墨烯量子点是一种新型的材料，具有优异的物理化学性能，在传感和成像领域具有广泛的应用前景。
本文主要介绍了石墨烯量子点的制备方法以及在传感和成像领域的应用研究进展。
引言：石墨烯量子点是一种由单层碳原子组成的零维材料，具有优异的电学、光学和化学性能，在光电子、能源、生物医学等领域备受。
近年来，石墨烯量子点在传感和成像领域的应用研究取得了一系列重要的进展，成为了一种新型的纳米生物传感器和成像剂。
石墨烯量子点的合成和应用研究
石墨烯量子点的合成和应用研究一、石墨烯量子点简介石墨烯量子点（Graphene Quantum Dots，GQDs）是一种新型的碳基纳米材料，由面积小于100nm的单层石墨烯片段组成。
与传统的无机半导体量子点相比，GQDs具有良好的光学、电子、热学和力学性能，以及优异的荧光发射性质。
因此，GQDs成为了当前热门的化学研究领域，广泛应用于生物检测、光电器件、催化剂、传感器等领域。
二、石墨烯量子点的合成方法1. 化学氧化还原法化学氧化还原法是制备GQDs的最常见方法之一，通过对石墨烯材料的还原反应，使其产生高度裂解，从而形成GQDs。
该方法的优点在于具有高产率、易控制、可大规模生产等特点。
但缺点是会产生杂质，并且需要高温和压力，对环境造成污染。
2. 电化学剥离法电化学剥离法是一种廉价、环保的制备GQDs的方法，将石墨烯材料放入电极溶液中，通过电极化来剥离单层石墨烯。
该方法优点是简单易行，不会产生杂质和高温高压等条件，但其缺点是低产率且需要较长时间。
3. 模板法模板法是制备GQDs的一种新型方法，此法将GQDs作为表面活性剂利用外模板自组装成群并进行互致有序，从而得到具有高还原度和高荧光强度的GQDs。
该方法优点是高度可控，不依赖于高温和化学剂。
三、石墨烯量子点的应用研究1. 生物医学GQDs在生物医学领域中有广泛的应用，例如荧光显微镜、生物成像、传感器等诊断系统，已成为高灵敏、高选择性的标记物。
2. 光电器件GQDs与半导体器件结合具有良好的电学特性、光电转换性能，因此在发光二极管、太阳能电池、场效晶体管、光电探测器等方面有广泛的应用前景。
3. 催化剂GQDs具有良好的催化性能和稳定性，因此在电化学、光催化和化学反应方面有广泛的应用前景，如电化学传感和反应、二氧化碳还原等。
4. 传感器GQDs作为一种新型的生物传感器材料，可以用于快速、灵敏的检测疾病和环境污染。
例如，在食品安全领域中，GQDs可以用于检测食品中的致癌物质如苯并芘、多环芳烃等。
石墨烯量子点与农业应用
石墨烯量子点与农业应用
石墨烯量子点是由石墨烯材料制备的纳米颗粒，具有独特的光学、电学和化学性质。
这些特性使得石墨烯量子点在农业领域有广泛的应用潜力。
1. 植物生长促进剂：石墨烯量子点可以作为植物生长促进剂，帮助促进植物的生长和发育。
研究表明，施用石墨烯量子点可以增加植物的营养吸收、提高光合作用效率，从而增加作物的产量和品质。
2. 农药增效剂：石墨烯量子点可以作为农药的增效剂，提高农药的效果并减少使用量。
石墨烯量子点具有较大的比表面积和高的吸附能力，可以将农药载入其表面，并通过控制释放来提高农药的稳定性和效果，减少农药对环境的污染。
3. 植物抗逆性增强剂：石墨烯量子点可以增强植物的抗逆性，使其更好地应对环境中的各种逆境因子，如盐碱胁迫、干旱和病虫害。
石墨烯量子点可以通过调节植物的胁迫响应途径、激活抗氧化系统和提高光合作用效率来增强植物的抗逆性能。
4. 污染物检测与修复：石墨烯量子点可以作为高灵敏度和高选择性的传感器用于检测农田中的污染物。
同时，石墨烯量子点还可以作为催化剂用于土壤和水体中有害物质的降解和修复，促进土壤和水体的净化和恢复。
5. 包装与保鲜技术：石墨烯量子点可以应用于农产品的包装材料中，增强其抗菌性能和保鲜效果。
石墨烯量子点具有良好的
抗菌性能，可以抑制食物中的微生物生长，延长食品的保质期和货架期。
总之，石墨烯量子点在农业应用方面具有广泛的潜力，可以提高农业生产的效率和质量，减少农业对环境的影响，促进可持续农业发展。
然而，目前在石墨烯量子点的商业化应用方面仍面临一些挑战，需要进一步的研究和开发投入。
石墨烯量子点在光电传感器中的应用前景
石墨烯量子点在光电传感器中的应用前景随着科技的不断进步，光电传感器在各个领域中的应用越来越广泛。
而作为一种独特的纳米材料，石墨烯量子点正逐渐引起人们的关注。
本文将探讨石墨烯量子点在光电传感器中的应用前景，并讨论其优势和挑战。
一、石墨烯量子点的特性和制备方法石墨烯量子点是由石墨烯薄片通过一系列化学方法制备而成的纳米颗粒。
相比于传统的半导体量子点材料，石墨烯量子点具有更高的稳定性、更好的光学和电学性能。
同时，石墨烯量子点还具有宽可调谐的发射光谱范围、优异的荧光量子产率和长寿命等特性，使其在光电传感器领域具备巨大的潜力。
二、石墨烯量子点在光电传感器中的应用优势1. 高灵敏度：石墨烯量子点的尺寸只有几纳米，具有较大的比表面积和较高的吸收截面积，能够更有效地吸收光能，并将其转化为电信号，因此具备高灵敏度的特点。
2. 宽波长范围：石墨烯量子点的发射光谱范围可通过调整其粒径和表面官能团来控制，从紫外到近红外都能够涵盖。
这使得石墨烯量子点在种类繁多的光电传感器中应用具备较大的灵活性。
3. 高稳定性：相比于有机荧光染料，石墨烯量子点具有较好的耐光、耐热性能，能够在极端条件下依然保持较高的荧光量子产率，具备长时间稳定工作的能力。
4. 可溶性和可制备性：石墨烯量子点可通过溶液法制备，并且在大多数有机溶剂中具有良好的溶解度。
这使得石墨烯量子点能够方便地与其他功能材料进行复合，从而进一步拓展其在光电传感器中的应用。
三、石墨烯量子点在光电传感器中的应用案例1. 光电导式传感器：石墨烯量子点可以作为光电导材料，当受到光照射时，能够有效地导电。
这使得石墨烯量子点在光电导式传感器中具备良好的应用前景，例如光电导传感器、光电导触摸屏等。
2. 光电流式传感器：石墨烯量子点可用于制备光敏电极材料，具有良好的光电流响应特性。
在光电流式传感器中，石墨烯量子点能够实现对光信号的快速响应和灵敏检测，如光电流式光谱分析仪器等。
3. 光探测器：由于石墨烯量子点具有宽波长范围和高灵敏度，可以作为高性能光探测器中的感光材料。
葡萄糖制备石墨烯量子点
葡萄糖制备石墨烯量子点介绍葡萄糖是一种常见的单糖，由于其结构独特且易于获取，可以用来制备石墨烯量子点。
石墨烯量子点是一种具有特殊光电性质的纳米材料，具有广泛的应用前景。
本文将详细介绍葡萄糖制备石墨烯量子点的方法及其应用。
方法1. 材料准备•葡萄糖：作为原料，可以通过化学合成或从天然来源获取。
•氧化剂：例如氧化铁、氧化铝等，用于氧化葡萄糖。
•氢化剂：例如氢气、氢氧化钠等，用于还原氧化后的葡萄糖。
2. 氧化葡萄糖将葡萄糖与适量的氧化剂反应，使其发生氧化反应。
氧化剂的选择要考虑反应的效率和产物的纯度。
反应条件如温度、压力和反应时间等也需控制好。
3. 还原氧化产物将氧化后的葡萄糖产物与适量的氢化剂反应，使其还原为葡萄糖。
还原反应的选择同样需要考虑反应的效率和产物的纯度。
4. 石墨烯量子点制备将还原后的葡萄糖溶液进行处理，常见的处理方法包括热解、溶剂剥离和化学剥离等。
这些方法可以使葡萄糖分子在特定条件下形成石墨烯量子点。
应用葡萄糖制备的石墨烯量子点在各个领域具有广泛的应用前景。
1. 光电器件石墨烯量子点具有优异的光电性能，可以用于制备光电器件，如光伏电池、光电传感器等。
其高电导率和较窄的能隙使其在光电器件中具有较高的效率和灵敏度。
2. 生物医药石墨烯量子点在生物医药领域具有广泛的应用，如荧光成像、药物传递和癌症治疗等。
其生物相容性好、荧光稳定性高以及较小的尺寸使其成为理想的生物标记物和药物载体。
3. 电子器件石墨烯量子点可以用于制备柔性电子器件，如柔性显示屏、柔性传感器等。
其高电导率和可调控的能带结构使其成为柔性电子器件中的理想材料。
4. 环境治理石墨烯量子点在环境治理中也具有潜在的应用价值。
例如，可以用于水污染物的吸附和光催化降解，以及空气污染物的传感和去除等。
结论葡萄糖制备石墨烯量子点是一种有效且具有潜力的方法。
通过适当的氧化和还原反应，再经过特定处理，可以得到高质量的石墨烯量子点。
这些石墨烯量子点具有优异的光电性质，在光电器件、生物医药、电子器件和环境治理等领域具有广泛的应用前景。
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石墨烯量子点的概述1.1.1 石墨烯量子点的性质GQDs是准零维结构的纳米材料，由于其自身半径小于波尔激发半径，原子内部的电子在三维方向上的运动均受到限制，所以量子局域效应十分显著，因此具有许多独特的物理和化学性质。
其与传统的半导体量子点(QDs)相比，GQDs具有如下独特的性质：不含高毒性的金属元素如镉、铅等，属环保型量子点材料；自身结构稳定，耐强酸和强碱，耐光漂白；厚度可达到单个原子层，横向尺寸可达到几个互相联接的苯环大小，却能够保持高度的化学稳定性；带隙宽度范围可调，原则上可通过量子局域效应和边缘效应在0～5 eV 范围内调节，从而将波长范围从近红外区扩展到可见光区及深紫外区，从而满足了各种技术对材料能隙和特征波长的要求；容易实现表面功能化，可稳定分散于常用的化学试剂，满足材料低成本加工处理的需求。
GQDs拥有的发光特性主要是通过光致发光和电化学发光产生，其中荧光性能是GQDs最突出的性能，GQDs的荧光性质主要包括：激发荧光稳定性高且具有抗光漂白性；荧光发射波长可以进行可控调节，有些GQDs还具有上转换荧光性质；激发光谱宽且连续，可以进行一元激发、多元发射。
目前关于GQDs的光致发光机理主要有两个：(1)官能团效应，即在GQDs表面进行化学修饰，使得GQDs表面产生能量势阱，表面物理化学状态发生显著变化，导致其荧光量子产率提高；(2)尺寸效应，即GQDs的荧光性能取决于粒径尺寸的大小。
GQDs还是优良的电子给体和电子受体，因此GQDs在能量存储、光电转化和电磁学领域具有重要的研究意义，同时在生物、医学、材料、新型半导体器件等领域具有重要潜在应用价值。
1.2.2 石墨烯量子点的制备GQDs的合成方法可以分为两大类：自上而下法和自下而上法，如图1-1所示。
自上而下法是通过简单的物理化学作用，进行热解和机械剥离块状石墨，得到尺寸较小的GQDs，是最常用的制备方法，比如改进的Hummers法，其使用的原料廉价，但是反应条件比较苛刻，制备周期比较长，通常需要经过强酸、强氧化剂、高温、强机械力等多步来实现，这种制备方法不能有效的控制产物的表面形态和粒径尺寸，且不容易提纯。
自下而上法是以多环芳香族化合物和具有芳香族环状分子的化合物为原料，通过化学反应合成GQDs，虽然其合成原理比较复杂，产率比较低，但是最终的产品形貌和尺寸容易控制，可以得到粒径均匀的GQDs。
图1-1 自上而下法和自下而上法制备GQDs的过程Fig.1-1 Schematic diagram for synthesizing GQDs by top-down and bottom-up methods 自上而下法：水热法Zhu等使用N-N二甲基甲酰胺(DMF)作为分散剂，使用氧化石墨烯(Graphene Oxide, GO)为原料一步合成GQDs。
GO经过溶剂超声切割和还原一步进行，然后使用柱层析方法进行分离，可以得到不同氧化程度的GQDs，因此也获得了一批含有特定荧光特性的GQDs。
Pan等使用超声辅助水热法制备得到直径为5～13 nm的GQDs，此GQDs可以被激发出蓝色荧光。
这种方法需要多步，首先将石墨片在酸性介质中氧化为氧化石墨片，然后经过热液还原为GQDs，并且通过各种表征手段进行检测分析，GO在酸性介质下被切割成纳米管和纳米带。
如图1-2所示，在酸性条件下的氧化过程中，在GO表面形成了大量的环氧基团，这些基团形成了一条拉链式的带线，从而导致了C-C键的断裂，随后这些环氧键经过断裂后转变为羰基，并在碱性热液下进行还原，由于GO表面更多的线缺陷，所以在热液还原过程中氧原子逐渐被分解掉。
由于还原温度的不同，最终得到的GQDs的表面形态不同，通过高温反应得到的GQDs晶型稳定，表面状态均一，且平均粒径尺寸为9.6 nm，荧光产率可以达到6.9%。
Peng等使用碳纤维(carbon fiber, CF)作为原料，通过酸热处理，将CF进行氧化剥离，通过控制不同的反应温度，制备出不同尺寸的GQDs，所得到的GQDs 边缘具有锯齿状结构，且尺寸大小在3 nm左右，如图1-3所示。
另外，这种方法制备的GQDs结晶度非常好，具有很好的溶解性，可以通过改变反应温度来调控GQDs的尺寸形貌和表面形态，从而改变了其荧光颜色。
图1-2 水热法切割氧化石墨烯微片制备GQDs的机理Fig.1-2 Mechanism for the preparation of GQDs by hydrothermal cutting oxidized graphenesheets图1-3 碳纤维水热氧化切割制备GQDs(a)氧化切割碳纤维制备GQDs (b) GQDs的透射电镜图(反应温度120°C)，插图是GQDs 的高倍透射电镜图(c) GQDs的原子力显微镜图(d) GQDs的尺寸大小和粒径高度分布图Fig.1-3 Schematic diagram forthe preparation of GQDs by hydrothermal oxidation of carbonfibers(a)The preparation of GQDs by hydrothermal oxidating cutting of carbon fibers (b) TEMimage of GQDs (synthesized reaction temperature at 120°C) and the inset is the HRTEM of GQDs(c) AFM image of GQDs (d) Size and height distribution of GQDs电化学法电化学法是制备GQDs较为广泛的一种方法。
一般采用鳞片石墨和石墨棒为主要原材料，并将其作为工作电极。
这种方法采用的电势为-1.5V到+3V左右，其氧化电势比氧化石墨中C-C键要高，电解液中的离子在氧化裂解反应过程中作为碳链的“剪切刀”。
氧化还原电势能够促使电解质中的阴离子快速插入到阳极的碳层中，起到氧化插层的作用，阳极的电化学氧化作用和溶液阴离子的嵌入插层作用共同导致石墨片层的分离剥落，从而得到GQDs。
电化学法制备GQDs的工艺主要有以下四个主要步骤如图1-4所示：第一步，主要发生在石墨晶粒的缺陷区或者边缘位置，具体为阳极上发生氧化反应，使得石墨阳极表面层增加大量含氧官能团，石墨边缘的官能团进行自由基氧化或羟基化，从而导致石墨阳极上碳原子之间的化学键发生断裂；第二步，氧化反应通过边界层进一步嵌入，使得阴离子进一步插层氧化，石墨表面不断膨胀；第三步，石墨层与层之间进一步氧化裂解为石墨烯纳米片；第四步，氧化的石墨烯纳米片作为产物沉淀下来或者悬浮在溶液中，未氧化的石墨烯纳米片漂浮在溶液表面。
进一步研究已经证实，通过改变反应溶液中阴离子的种类和供给电压的大小对产物的尺寸和形貌有很大影响。
在整个反应过程中，羟基和含有氧的自由基都起着电化学“剪切刀”的作用，通过切割得到的碳纳米片由于发生阳极氧化，而得到表面修饰了较多含氧官能团的GQDs。
通过电化学法制备的GQDs溶液具有很强的稳定性，GQDs在水溶液中带负电荷，从而导致GQDs之间发生静电排斥，形成的溶液分布均匀稳定。
但电化学方法也有一些缺点[10]，使用的石墨需要进行长时间的预处理，需要进一步透析分离才能制备得到比较纯的GQDs，制备耗时较长，而且得到产品的GQDs产率不高。
图1-4 电化学法制备GQDs的装置及原理图Fig.1-4 Mechanism and device for the preparation of GQDs by electrochemical strategy 微波和超声波法微波和超声波辅助化学合成法是一种高效合成GQDs的方法[27-29]。
微波法一般使用糖类作为碳源，由于糖类中的碳骨架分子经过脱水后可以形成C=C键，从而构成了GQDs的基本碳骨架单元。
糖中的羟基、羰基、羧基中的含氧官能团会在水热环境中脱水除去，未除去的含氧官能团连接在GQDs 表面，从而使得GQDs具有良好的水溶性。
Tang等[29]使用葡萄糖作为碳源，采用水热和微波相互作用的方法，合成出粒径均均匀的GQDs，且得到的GQDs具有规整的晶格结构，且其发出强烈的蓝绿色荧光。
图1-5 微波辅助法合成GQDs的原理示意图[29]Fig.1-5 Schematic diagram for the preparation of GQDs by microwave assisted method[29] Li等采用葡萄糖、酸和碱为原料，在水溶液中进行微波合成碳纳米颗粒，制备出粒径均匀的GQDs。
Zhuo等[31]使用超声法以石墨烯为碳源，在溶液中制备出单分散均匀的GQDs，且其荧光性质不随激发波长而发生变化。
在超声波法中，超声可以在溶液中产生交替的高低压震动，从而导致液体内部产生微小气泡，微小的气泡进而急速生长、摩擦、震荡、收缩、胀裂。
气泡在摩擦胀裂过程中，液体微粒的分子间会发生剧烈的撞击摩擦，在较小的空间中瞬间产生高温高压，并伴随着强烈的冲击波震动和液体分子间的剪切力。
如果使用的原材料是石墨烯，超声波的能量可以把微米级的大片径石墨烯片切割成纳米级的GQDs；而当使用的原材料为糖类时，超声波能量能够使葡萄糖发生聚合和碳化，然后在溶液中分散形成碳纳米粒子，制备形成的机理与Sun和Li报道[27]的LaMer模型相似。
自上而下制备GQDs的方法具有原料便宜易得，制备工艺简便易行，并且能够进行大规模制备等优点。
通过此方法所得的GQDs边缘上含有丰富的含氧官能团，具有良好的溶解性，同时也有利于其进一步进行化学修饰。
但是这种方法也存在很多不足，比如制备生产过程中需要特制的仪器设备，生产环境比较苛刻，且所得到的GQDs产率很低，碳环表面被大量含氧官能团修饰，破坏了六元环结构，自上而下的制备过程中不容易进行有效控制，最终得到的GQDs形貌和尺寸分布不稳定。
自下而上法：溶液化学合成法通过溶液化学合成得到尺寸均匀的GQDs是自下而上法中最常用的合成方法[19,32]。
目前报道的方法主要是通过含有苯环的多环芳烃作为前驱物进行化学合成。
Li等通过将具有增溶基团的化合物通过共价键方式连接到石墨烯前驱体上。
这种通过脱氢环化聚亚苯基前驱体，得到形貌尺寸可控而且均一的GQDs，其直径可以达到4 nm以下。
Liu等以六环-六苯并蔻作为前驱体，采用可控裂解多环芳烃大分子的方法，制备了平均直径在60 nm，厚度为2～3 nm，尺寸均匀的圆盘状GQDs，如图1-6所示。
采用溶液化学法合成的GQDs，随着GQDs粒径尺寸的增大其溶解性逐渐降低，这是由于随着石墨烯纳米片尺寸增大，碳原子层与层之间的相互作用力就会越来越强，因此所得到的GQDs容易发生团聚，从而使得其水溶性越来越低。