黑磷量子点的制备方法(含光学性质、光动力效应介绍)

黑磷（ Black phosphorus）是一种非金属的层状半导体，并且在磷元素的同素异形体中稳定的。黑磷是通过弱的范德华力由褶皱的磷层堆叠而成，其可以通过剥离形成单层和多层的二维（ 2D）纳米片。除了对 2D 结构黑磷纳米片的研究，最近，黑磷的另一种零维结构纳米材料即黑磷量子点（ Black phosphorus quhaitum dots， BPQDs）通过化学方法成功合成并引起关注。最近几年，人们又发现了 BPQDs 的发光、成像和光热转换性能。迄今为止， BPQDs 的许多重要应用已

经陆续探索，这些应用涉及广泛的生物领域，特别是荧光传感，生物成像和癌症治疗领域。

一、黑磷量子点的制备方法：目前制备 BPQDs 的方法有液体剥离法、溶剂热合成法、电化学剥离法、脉冲激光照射法等。

我们主要介绍液相超声波剥离法制备黑磷量子点 BPQDs。

步骤一：将块状黑磷在研钵中研磨并且和 N-甲基吡咯烷酮（ NMP）混合。将混合物在冰浴中超声处理（ 200 W） 3h，

步骤二：然后将超声的混合物离心（ 7000 rpm， 20 min）并收集上清液，最后将上述上清液离心（ 12000 rpm， 20 min）收集 BPQDs。如下图即为 BPQDs 的形貌表征图。

黑磷量子点的制备方法(含光学性质、光动力效应介绍)

二、黑磷量子点的光学性质

黑磷具有层数依赖的发光性质，黑磷随着层数的减小在荧光光谱上出现发射峰的现象，即黑磷在小尺寸下才表现出发光性

能。随后， Ge 等人 [44] 发现 BPQDs 在蓝紫色波长区域具有强烈且稳定的荧光发射。如图 1为 BPQDs 不同波长激发下的发射光谱图，随着激发波长逐渐增大，荧光峰的强度增加。此外也证明了 BPQDs 的荧光稳定性，并且荧光量子产率为11.92％。这归因于从最低未占分子轨道（ LUMO）到最高占据分子轨道（ HOMO）和低于 HOMO（ H-1， H-2）的占据分子轨道的电子跃迁。

黑磷量子点的制备方法(含光学性质、光动力效应介绍)

图2 黑磷量子点的制备方法(含光学性质、光动力效应介绍)

三、黑磷量子点的光动力效应

我们还研究了BPQDs 的光动力效应，并通过电子自旋共振（ ESR）光谱和1 O 2探针检测了1 O 2的产生。如图3所证实了 BPQDs 产生了活性氧（ ROS）。具体过程如下：

我们使用 2, 2, 6, 6-四甲基哌啶（ TEMP）作为1 O 2捕获剂。在 ESR光谱中观察到由1 O 2产生的特征信号，揭示了1 O 2

的产生。并且使用自由基捕获剂（ 5, 5-二甲基-1-吡咯啉 N-氧化物）来排除其他 ROS。因此检测到的 ROS 是从 BPQDs 生成的。另外，他们又使用了检测1 O 2的探针 1, 3-二苯基异呋喃（ DPBF）来检测1 O 2的产生，1 O 2可以与 DPBF 反应并且导致 410 nm 处的吸收强度降低。随着 625 nm 光照射时间的增加， DPBF 的吸收强度在 410 nm 处持续下降，这意味着光照下 BPQDs 产生了1 O 2 ，也证实了 BPQDs 可作为 PDT 的良好光敏剂。

图3 黑磷量子点的制备方法(含光学性质、光动力效应介绍)

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