综述：碳点固定化的挑战——综述

这篇综述系统探讨了碳点（Cdots）固定化的前沿策略与应用价值，重点解析了通过基质负载（如聚合物掺杂、异质原子修饰）解决固态荧光淬灭（aggregation-induced quenching）、提升光致发光强度（PL）和电子转移率等关键挑战，为（生物）化学传感、光动力疗法（PDT）及环境催化等领域提供了创新解决方案。

　　

Abstract

碳点（Cdots）作为零维（0D）碳基纳米材料，凭借其可调光致发光（PL）、优异生物相容性和低毒性，成为替代传统量子点（QDs）的理想选择。然而，其从液相到固相的转化中易出现π-π堆积导致的荧光淬灭问题。本综述梳理了通过共价键合、聚合物基质负载（如聚乙烯醇、壳聚糖）及异质原子（B/N/O/P）掺杂等策略，显著提升Cdots的固态稳定性与功能特性。

Introduction

2004年意外发现的Cdots，尺寸小于10 nm且表面富含羧基，兼具水溶性和sp²
杂化碳的π-π相互作用能力。与石墨烯量子点（GQDs）相比，Cdots结晶度较低但表面缺陷更多，使其在光催化中兼具电子给受体特性。其应用涵盖生物成像、药物递送和环境修复，但固态下的吸湿性和聚集淬灭成为主要瓶颈。

Cdots Immobilization Challenges

通过聚合物基质（如聚丙烯酰胺）共价固定可抑制Cdots聚集，同时提升复合材料的机械强度与热稳定性。例如，氮掺杂Cdots与聚苯胺复合后，电导率提高3倍。此外，二氧化硅包覆可阻断表面羟基引起的非辐射能量转移，使PL强度增强5倍。

Applications

生物医学领域：Cdots-壳聚糖复合支架通过上转换发光（UCPL）实现深组织成像，并用于pH响应性药物控释。环境领域：TiO₂
/Cdots杂化材料在可见光下降解有机污染物效率提升80%。能源领域：Cdots嵌入锂离子电池电极，循环寿命延长至1000次以上。

Future Perspectives

机器学习辅助的Cdots表面基团设计成为趋势。例如，通过高通量筛选（HTS）预测羧基与金属离子的结合能，可定向优化传感性能。

Conclusions

Cdots固定化技术不仅解决了固态应用瓶颈，更赋予材料协同增强效应。未来需聚焦标准化制备工艺与体内长期毒性评估，以推动其临床转化。