Abizard Sarno Faraz Raufa, Chieh-Sheng Chi, and Chih-Wei Chang
J. Phys. Chem. C 2025, 129, 47, 20981–20988

國立彰化師範大學 化學系 張智煒教授

碳量子點 (Carbon Dots, CDs) 因其優異的光學特性，已被廣泛應用於重金屬離子的螢光感測。然而，文獻中關於其螢光猝滅機制究竟是屬於靜態猝滅」或是「動態猝滅」始終存在顯著爭議。由於傳統透析純化僅能移除小分子副產物，無法有效分離具有不同光物理特性的碳點物種，研究者往往被迫針對成分複雜的混合物進行分析，導致實驗數據的詮釋產生偏差，並使得後續的感測效能優化缺乏明確的理論基礎。為釐清此光物理謎團，本研究採用微波輔助法合成 CDs，並利用高效液相層析 (HPLC) 技術將透析後的CDs更進一步的分離為氧化程度較高且官能基匱乏的CDs(α)，以及表面富含羧酸基與胺基的CDs(β)。其中，CDs(β) 因表面擁有豐富的官能基作為結合位點，對於銅離子表現出遠高於 CDs(α) 的結合常數與偵測靈敏度。實驗顯示，當我們將透析後的CDs封裝入ZIF-8時，會傾向優先捕獲對銅離子具高靈敏度的 CDs(β)。而被封裝後的 CDs(β) 雖然因空間侷限效應提升了其穩定性，但 ZIF-8 骨架同時阻礙了銅離子的擴散與接觸，導致實際檢測靈敏度反而下降。藉由使用純化後的樣品，我們也發現在文獻中常見的「可利用MOF 封裝增強離子靈敏度」此一論點，是將「經 MOF 選擇性封裝的高靈敏物種」與「未經適當純化的低效能混合物」進行不對等比較所產生的誤解。總結而言，本工作強調了嚴謹的純化程序對於正確解析碳量子點的光物理機制、避免實驗假象及精確評估其化學感測效能具有不可或缺的重要性。