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碳量子點，作為一種新型的碳納米結構物質，尺寸通常小于10 nm,由于它們的熒光性質和上轉換行為而引起了人們的研究興趣。CQDs可以通過降低碳納米顆粒的大小至數納米而獲得，并且可以通過多種途徑合成，如電化學法、水熱法、超聲波法、微波法、灼燒法等。

CQDs具有多種優點:低毒性、良好的生物相容性、高水溶性、制備簡易等等。與上轉換鑭系化合物相比，CQDs的上轉換吸收和發射范圍更廣，更有利于與具有不同帶隙的半導體匹配，擴大近紅外吸收范圍。此外，上轉換光致發光的強度和波長與CQDs的激發波長和尺寸緊密相關，這使得CQDs的上轉換光致發光光譜可以較方便地進行人工調制。

一、CQDs的光催化應用

CQDs應用于設計近紅外光響應的新穎復合光催化劑。例如，CQDs/Cu2O復合物表現出較強的光催化活性，因為CQDs能吸收700-1000 nm的近紅外光，相對
應的上轉換熒光發射光譜從390nm到700nm，能部分激發Cu2O (2eV)。從圖中可以看出CQDs/Cu2O復合物是一種高效并且穩定的光催化劑。

在近紅外或者可見光照射下,CQDs可以提高Ag3PO、488、Fe2O389和TiO降解有機染料的催化活性。上轉換機制的性能應被更長的激發波長所驗證，這種波長的能量太低以至于無法直接激活半導體(如>1240/hex)。碳量子點的負載過程和負載量都能影響復合光催化劑的最終光催化活性，因為碳量子點的負載量越大并不意味這催化活性越高。

二、CQDs的光電催化分解水應用

CQDs除了在粉末光催化領域的應用，在光電催化分解水領域也引起了關注。尺寸小有利于CQDs均勻地分散于半導體光電極的表面。CQDs通過電化學沉積在CdSe/TiO2納米棒光電極上。CQDs在提高光電流方面起到重要作用，這是由于CQDs在近紅外光(750-1000nm)照射下，上轉換熒光發射在可見光區域(大約500 nm)，上轉換熒光激發CdSe,繼而敏化TiO2光電催化分解水。

CQD/CdSe/TiO2 的光電流密度是CdSe/TiO2的230倍，證明了上述上轉換機制。證實了基于CQDs的NIR驅動上轉換機制，CQDs沉積在SrTiO3光電極。相對于SrTiO3，CQDs-SrTiO3 催化活性的提高有兩方面因素:(a)CQDs有助于光生電子的分離和傳遞，CQDs的上轉換紫外光發射(300-375nm)能激發SrTiO3。在可見光下，CQDs也可以影響TiO2光電極的光電催化性質，這表明CQDs的上轉換熒光光譜可以產生可見光和NIR光。

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