本技术介绍了一种新型荧光硼量子点光催化剂及其制备技术与应用领域。该技术利用成本低廉、来源广泛的有机硼酸和有机胺作为硼源或杂原子前体，在有机溶剂中进行反应，经过分离和纯化步骤，成功制备出荧光性能优异的硼量子点。这些量子点在光催化领域展现出巨大潜力，为环保和能源效率提升提供了新方案。
背景技术
2004年，美国南卡罗来纳大学Xu等(J.Am.Chem.Soc.,2004,126,12736)在电弧放电法制备单壁纳米管以及提纯过程中，第一次发现并合成了发光的碳纳米粒子。自此之后，各种纳米材料不断涌现，比如碳量子点，半导体量子点，硼量子点。
半导体量子点，例如硫化锌、硫化镉、碲化镉和硒化锌，由于其含有重金属元素，因而在生物标志物和医学领域的应用受到严重限制。这些重金属对人类健康和环境的危害引发了广泛关注。因此，开发具有良好生物相容性、低毒性和环保特性的无金属量子点，已成为近年来研究的一个重要热点。硼量子点的最大特点是其不含重金属成分，这使得它们在特性上与典型的半导体量子点(如硫化镉、硒化锌等)有着显著区别。硼量子点不仅具备光致发光的特性，还具备良好的水溶性和生物相容性，同时其毒性低、易于功能化，且符合环保要求，原料来源广泛且成本低廉。
正因如此，硼量子点在光电转换、光催化、发光器件、荧光成像、化学传感器、生物传感以及纳米医学等多个领域，逐渐引起越来越多的研究者关注，成为当前纳米材料科学领域的重要研究方向。值得一提的是，生物相容性和低毒性是纳米材料在生物应用中的两个基本条件。与传统的重金属量子点(如硫化镉、硒化锌和碲化镉)相比，硼量子点由于主要成分为硼和氮，具有环保无毒的特性，不会在生物应用中引发有毒元素的泄漏。这种独特的特性使得硼量子点对生物体和环境更加友好，从而为其在生物分析、药物递送、细胞成像和诊断等领域的广泛应用奠定了良好的基础，展现出广阔的前景。
Li等报告了一种简单而有效的方法，通过超声处理辅助液体剥离技术结合溶剂加热工艺，成功制备尺寸可控的氮化硼量子点(Small,2015,11,No.48,6491–6499)。Václav等报道了在加压超声反应器中使用固定超声波剥离硼量子点的过程(Sci.Adv.Mater.,6,1–11,2014)。Rajesh Kumar等报告了一种简单、可扩展和单步有效的合成路线，该方法在液相中采用高强度超声处理，同时硼量子点在H3
PO4
液体介质中的剥离出来，通过自上而下的方法制造硼量子点(Journal of Alloys and Compounds 683(2016)38e45)。Xue等通过水热法，在碱性溶液的辅助下切割块体材料，成功制备了荧光单层氮化硼基量子点(RSC Adv.,2016,6,79090)。Allwood等人取得了突破，他们提出了一种新颖的方法，在高温条件下制备的半成品量子点在真空中冷却然后在乙醇/水的溶液中通过超声处理，在通过过滤/离心和使用阳离子交换树脂去除剩余杂质。最后成功得到硼量子点(Small,2014,10,60–65)。Liu等报道了一种新的方法，首先通过超声处理将块状BN粉末剥离成纳米片。然后用N2
对获得的纳米片悬浮液脱气30分钟，以去除纳米片分散体中的氧气，然后在180℃下对分散体进行溶剂热处理10小时，以进一步将纳米片切割成需要的含氮硼量子点(Adv.Optical Mater.2017,1600661)。
一般来说，制造硼量子点有两种策略：“自上而下”和“自下而上”的过程“自上而下”工艺涉及通过物理剥离或化学定制方法将大尺寸块状含硼纳米片切割成小尺寸硼量子点。这些方法主要包括液体剥离、溶剂热/水热处理和离子插层法。该过程的机制是，在反应过程中形成的含氧官能团可以在硼量子点中产生某些缺陷，这些缺陷可以用作将纳米片粉碎成硼量子点的反应位点。“自下而上”的过程与在某些条件下使用一些简单的有机或无机材料作为前体通过化学组装。“自下而上”工艺的典型方法是水热/溶剂热合成和微波辐射法，该工艺具有易于改性和掺杂的优点。但是以上的制备工艺不易大规模制备且对实验仪器要求较高。
实现思路