【实用教程】由层状材料衍生的纳米点，显示出前所未有的优势！附各种制备方法

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优势

纳米点：将超薄层状2D材料的横向尺寸减小到10 nm以下，以产生纳米点，即从层状材料衍生的纳米点。

由层状材料制成的纳米点显示出许多前所未有的物理、化学、电子和光学特性，其3D/2D的纳米点是无法制备得到的。

首先，电子的限制效应，特别是量子限制效应，使这些纳米点具有迷人的光学/电子特性，使其在生物成像应用中前景广阔；超小尺寸和高溶解性使其在生物医学应用中具有高渗透和清除效率；超高的边缘尺寸比赋予它们高度暴露的活性边缘原子，这对于边缘相关应用，特别是催化，非常有吸引力；高度暴露的非配位原子赋予这些纳米点在表面修饰或功能化方面的高度灵活性。

制备方法

到目前为止，纳米点各种制备方法，如超声波辅助法、离子插层辅助法、高温溶剂破碎法、外激发法辅助法、超快湍流法和其他湿化学合成法已开发用于从层状材料中合成各种纳米点。

这些发展良好的方法可分为两类，即：自上而下和自下而上的方法。

自上而下：自顶向下方法通常有两个步骤，即：层状块状材料的剥落，然后将剥落的2D纳米片破碎成纳米点。

自下而上，如水热/溶剂热法和空间限制法，已被用于合成范围广泛的纳米点。

（1） 超声辅助法是一种最常用的层状块状晶体借助适当溶剂剥离为超薄2D纳米片的方法。超声作用引起的液体空化会产生气泡，气泡的崩塌会进一步在层状块状材料表面产生强烈的拉应力，从而实现晶体的剥落。

（2） 离子插层辅助法是另一种典型的自上而下的方法，用于从层状三维块体晶体制备二维纳米片。基本原理是将具有适当离子半径的阳离子插入层间空间。插层诱导的大空隙、弱范德华力和生成的气体使这些层状块状材料易于剥落成单层或几层。

（3） 高温溶剂破碎法是另一种广泛使用的典型的自顶向下制备纳米点的方法。基本原理是使用高温溶剂将层状2D薄片切割成超小型纳米点/QD。

具体来说，首先通过各种剥落方法从层状大块晶体中剥落2D薄片，然后借助高温溶剂将这些薄片切割成超小的纳米点。重要的是，通过调节合成温度和反应时间，可以很容易地控制纳米点的尺寸。

（4） 外激发法，包括激光、微波和等离子体，已被广泛用于材料合成。作为发展良好的外激发法方法之一，激光烧蚀已被证明是纳米晶体生长的一种有效且简便的合成方法。

受纳米晶体成功生长的启发，激光烧蚀也被开发用于从层状材料制备纳米点。

（5） 其他方法：尽管已经探索了许多自上而下的方法来制备由层状材料衍生的纳米点，但几乎所有这些方法都涉及一些特定的挑战。

为了进一步促进纳米点衍生层状材料的简易快速生产，还开发了其他一些自上而下的方法，包括超快湍流法、氧化法、受层状材料在液体溶液中利用剪切力成功剥离成超薄纳米片的启发，引入了一种超快湍流方法来制备由层状材料衍生的纳米点。

其基本原理是，剧烈湍流引起的剪切力可以剥落层状体晶体，同时将剥落的纳米片撕成超小的纳米点。

上述所提及的1-5的方法，都是属于自上而下的方法，接下来介绍自下而上的方法。

除了自顶向下的方法外，自下而上的方法由于其在表面改性和尺寸分布控制方面的优势也被很好地探索用于制备纳米点。自上而下和自下而上方法之间最显著的区别是前驱体差异。

与自上而下方法中使用的大块晶体不同，自下而上方法通常需要有机/无机小分子。到目前为止，已经开发了许多自下而上的方法，包括水热/溶剂热法、化学气相沉积（CVD）法、密闭空间合成法、紫外线诱导法。

与自上而下的方法相比，大多数自下而上的方法易于以高产率合成纳米点。

然而，这些自底向上的方法大多基于湿化学合成，对实验参数非常敏感，包括前体浓度、反应温度、溶剂体系和使用的表面活性剂。这些提到的实验参数使得在不同的浴中很难精确控制制备的纳米点的尺寸和层数。

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