碳量子点（Carbon Quantum Dots, CQDs）是一类具有荧光性能的零维碳纳米材料，由超细、分散的准球形碳纳米颗粒组成，尺寸通常低于10纳米，碳量子点通常是由无定型和晶态的碳核组成，在碳核表面含有不同的含氧官能团，例如羟基，羧基等。碳量子点主要由碳氢氧等元素组成，而碳元素的含量相对较高。碳量子点已成为纳米科技领域的新方向。

碳量子点在多个领域展现出应用潜力。在生物成像方面，碳量子点具有良好的光学性能和生物相容性。其荧光性能使其成为生物成像试剂，能够清晰地显示细胞结构和生物分子的分布。此外，碳量子点的尺寸和表面性质可以调控，适用于药物载体。通过将药物分子结合到碳量子点表面，可以实现药物的准确释放和对tumour细胞的靶向Treatment 。在光催化领域，碳量子点作为光催化剂的敏化剂，能够提高催化剂的光吸收能力，从而增强光电催化效果。同时，碳量子点还可以作为电子受体，促进光生电子的转移，提高光电催化反应的效率。

碳量子点的性能特点

1.光学性能优势

碳量子点在光学性能方面具有在紫外光区有较强的吸收峰，并且在可见光区域有长拖尾的特点，大多数吸收峰带集中在 260～320nm，通常表现出荧光Max发射波长、激发波长依赖性等光学特征。有些光谱中还出现了吸收肩，可能是由于 C=C 键的 π→π跃迁和 C=O 键的 n→π跃迁。碳量子点具有光致发光的特性，在光照下自身会发出明亮的荧光，光学稳定性很好.

2.生物相容性佳

碳量子点具有良好的生物相容性。与传统的量子点一般是从铅、镉和硅的混合物中提取出来不同，碳量子点在制备的过程中不涉及重金属的使用，有一些研究直接从食物饮料中提取碳量子点，如蛋清、冬瓜等。碳材料的化学惰性较高，碳性质稳定，而且在生物体中的重含量很高，同时，碳量子点表面上的许多羧基等亲水性的官能团在水中具有良好的溶解性。因此相较于金属量子点材料，碳量子点具有较高的生物相容性和较低的细胞有害性，对环境危害很小。

此外，碳量子点还有上转换发光的性质，对于碳量子点上转换荧光性质的机理解释还没有定论，但有学者认为，碳量子点同时吸收两个或多个光子，使其在较激发波长更短的波长处吸收光，产生上转换荧光。这种上转化发光性质在发光显微镜进行细胞成像、高效催化剂设计，应用于生物科学和能源技术等方面。