干货！中国石墨烯量子点制备技术及创新资源现状！

石墨烯量子点的制备主要分为扩大法和缩小法（也称“自下而上”和“自上而下”法），如图1 所示。

对中国**局网站中的石墨烯量子点**进行检索，并利用该网站平台分析功能及EXCEL 等工具，重点分析了石墨烯量子点的制备技术、创新资源、研发区域等内容。截至2016 年12 月，共检索到石墨烯量子点制备技术**110项（因**公开时限限制，2016 年数据仅供参考）。

中国石墨烯量子点制备技术发展趋势

随着石墨烯技术的不断突破，中国石墨烯量子点技术也逐渐发展起来，目前，中国石墨烯量子点**技术总体呈现上升趋势（见图2）。中国石墨烯量子点**技术始于2009 年，该技术是通过裁剪石墨烯方法得到石墨烯量子点。

中国石墨烯量子点制备专术分析

中国石墨烯量子点制备**技术其中涉及扩大法制备技术、缩小制备技术以及制备装置、提纯技术、性能优化技术等，其中缩小法制备技术有85 项**，扩大法制备技术21 项**，其余技术装备共4 项**（见图3）。

缩小法制备技术分析

中国石墨烯量子点缩小法制备技术涉及水热法、剥离法、强酸氧化法、溶剂热法、电化学法、电子束辐照、臭氧法、氢气法、气热法、磁控溅射技术、辐照等11 种方法。水热法是中国石墨烯量子点缩小法制备技术主要技术，共有35项**技术。剥离法是中国石墨烯量子点缩小法制备技术采用的第二大技术，有15 项**技术。强酸氧化法、溶剂热法、电化学法等技术也有一定的发展，电子束辐照、臭氧法、氢气法、气热法、磁控溅射技术、辐照等是中国石墨烯量子点缩小法制备使用的新兴技术（见图4）。                              

在剥离法制备石墨烯量子点技术中，主要通过化学辅助方法进行，另外还采用了超声技术、光刻技术以及综合利用超声与辐照技术（见图5）。 

扩大法制备技术分析

中国石墨烯量子点扩大法制备技术涉及富勒烯法、共燃法、热解碳化法、溶液化学法等4 种方法，其中以热解碳化法技术为主，其**数量占扩大法**数量的比例超过60%；溶液化学法有5 项**技术，共燃法有2 项**技术，富勒烯法仅有1 项**技术（见图6）。

中国石墨烯量子点制备技术创新资源共59 家机构，其中**拥有量超过2 项的机构情况见图7。上海大学领衔中国石墨烯量子点制备技术，上海交通大学位居第二位，昆明物理研究所、中科院上海微系统与信息技术研究所并列第三位。其他创新资源还有南京大学、桂林理工大学、中科院兰州化学物理研究所、北京科技大学、吉林大学深圳粤网节能技术服务有限公司、云南师范大学等机构。

中国石墨烯量子点制备技术创新机构主要以高校科研院所为主，共50 家机构，表明中国石墨烯量子点剥离法制备技术主要处于实验室阶段。

上海大学石墨烯量子点制备技术

上海大学的石墨烯量子点制备技术涉及了缩小法和扩大法制备技术，其中扩大法采用了3 项热解碳化法技术和1 项溶液化学法技术，缩小法则采用了4 项热水法技术和2 项电子束辐照技术（见图8）。

上海交通大学石墨烯量子点制备技术

上海交通大学仅研发了缩小法制备石墨烯量子点的技术，采用的主要技术包括4 项水热法技术、2 项剥离法技术和1 项强酸氧化法技术（见图9）。

中科院上海微系统与信息技术研究所石墨烯量子点制备技术

中科院上海微系统与信息技术研究所研发了缩小法、扩大法制备石墨烯量子点的技术以及提纯技术，其中扩大法采用了2 项溶液化学法技术和1 项热解碳化法技术，缩小法则分别采用了气热法和溶剂热法各1 项技术（见图10）。

昆明物理研究所石墨烯量子点制备技术

昆明物理研究所在缩小法及扩大法制备石墨烯量子点进行了研发，其扩大法参与度技术为2 项共燃法技术和1 项热解碳化法技术，而缩小法则采用了2 项水热法技术、1 项剥离法技术（见图11）。

中国石墨烯量子点制备技术创新地区分析

图12  中国量子点制备技术主要研发区域

中国石墨烯量子点制备**技术主要研发区域涉及国内20 个省市以及美国、印度等国家，其中上海市以28 项石墨烯量子点制备**技术位居**位，江苏省、云南省则分别以13 项**、9 项**位居第二、第三位（见图12）。

上海石墨烯量子点制备技术

图13  上海市石墨烯量子点制备技术

上海市石墨烯量子点制备技术主要以缩小法技术为主，具体开展了11 项水热法技术、2 项电子束辐照法技术、2 项溶剂热法技术以及使用超声、光刻、光辐射等辅助技术的剥离技术、电化学法、气热法、强酸氧化法等；其扩大法技术主要有4 项热解碳化法技术和3 项溶液化学法技术；另外还开展了1 项石墨烯量子点提纯技术（见图13）。

江苏省石墨烯量子点制备技术

江苏省石墨烯量子点制备技术主要集中在缩小法技术方面，具体开展了5 项水热法技术、4 项强酸氧化法技术以及溶剂热法技术、利用超声的剥离技术等；其扩大法技术只有1 项热解碳化法技术；另外还研发了1 项石墨烯量子点制备

装置（见图14）。

石墨烯量子点制备技术对比分析

石墨烯量子点缩小法制备技术具备原料易得、生产工艺简单、适于规模化制备等优点，但存在控制难、产率低、产品尺寸不稳的等缺点；扩大法制备过程可控性强，但相对操作繁琐，且产品提纯困难等不足（见表1）。

目前，中国石墨烯量子点制备技术总体呈现上升发展趋势，主要制备方法以缩小法为主。中国石墨烯量子点缩小法制备主要采取的技术是水热法和剥离法，电子束辐照、臭氧法、氢气法、气热法、磁控溅射技术、辐照等是中国石墨烯量子点缩小法制备使用的新兴技术。热解碳化法是中国石墨烯量子点扩大法制备技术的主要技术方法。中国石墨烯量子点制备技术主要创新机构包括上海大学、上海交通大学位、昆明物理研究所、中科院上海微系统与信息技术研究所等，创新能力较强的区域主要有上海市、江苏省、云南省等省市。

鉴于石墨烯量子点制备技术特点及不足，应进一步突破制备关键技术，研发具有层数形状可控、生产装置简单，制备工艺简便、产率高、可量产的高质量GQDs 制备方法。

来源：

刘振宇 刘 瑾，青岛市科学技术信息研究院，石墨烯量子点制备技术及创新资源现状，中国科技信息