综述：双发射碳点的合成、应用、进展与挑战

这篇综述系统阐述了双发射碳点（DE-CDs）的合成策略、光学特性及多领域应用。通过对比单发射碳点（SE-CDs），突出其抗干扰能力、自校准功能和宽发射光谱（FWHM）优势，涵盖比率传感（ratiometric sensing）、生物成像（bioimaging）、白光LED（WLEDs）及太阳能电池（DSCs）等场景，同时提出规模化合成和量子产率（QY）优化等未来挑战。

　　

摘要

双发射碳点（DE-CDs）作为纳米材料的新星，凭借核心态（core states）和表面态（surface states）协同作用产生的双荧光峰，突破了单发射碳点在复杂环境中的局限性。其独特的π→π^*跃迁和量子限域效应（quantum confinement effect）为生物医学与能源技术提供了新思路。

合成方法

DE-CDs的合成分为“一锅法”和“后合成杂化”两类。水热法（hydrothermal）和微波辅助法可一步构建本征双发射体系，而共价偶联或静电吸附则通过杂交不同发射特性的碳点实现功能拓展。例如，以柠檬酸和尿素为前体，通过调控反应温度（180-220°C）可定向生成具有蓝/绿双峰的DE-CDs。

光学特性

DE-CDs的吸收光谱在200-400 nm呈现典型π→π（C=C键）和n→π（C=O键）跃迁。双发射峰分别源自sp²碳核的刚性结构（高稳定性）和表面羧基的动态质子化（pH敏感性），二者通过FRET（F?rster共振能量转移）实现信号联动。

生物医学应用

在比率传感中，DE-CDs可同步检测Cr⁶⁺和Cu²⁺，内参比峰（450 nm）抵消环境干扰，检测限低至0.1 μM。活体成像实验显示，表面氨基修饰的DE-CDs能穿透血脑屏障，实现肿瘤微环境pH（6.5-7.0）的动态监测。

能源与环保

DE-CDs在WLEDs中覆盖CIE色度图80%区域，色温可调（3000-6000 K）。作为DSCs的敏化剂，其宽吸收边使光电转换效率提升至9.7%。在厌氧消化系统（AD）中，DE-CDs通过促进电子传递将甲烷产率提高2.3倍。

挑战与展望

当前DE-CDs面临卡莎规则（Kasha's rule）的理论约束，需开发激发态工程策略。未来需建立“合成参数-光学性能”量化模型，并探索其在器官芯片（organ-on-a-chip）中的动态传感潜力。