顾名思义，石墨烯量子点一般是横向尺寸在100nm以下，纵向尺寸可以在几个纳米以下，具有一层、两层或者几层的石墨烯结构，也就是特殊的非常小的石墨烯碎片。它的特性来源于石墨烯以及碳点，表现出生物低毒性、优异的水溶性、化学惰性、稳定的光致发光、良好的表面修饰。
石墨烯量子点的合成可以看做是对碳纳米晶体合成方法的延伸和补充，仍旧分为：自上而下和自下而上的制备。
自上而下的方法是指通过物理或化学方法将大尺寸的石墨烯薄片切割成小尺寸的GQDs，包括水热法、电化学法和化学剥离碳纤维法等;
提起文物保护，不少人都认为这是社会科学领域专家的特长。但是，在西北工业大学纳米能源材料研究中心，却有一群热心于壁画保护的材料科学家，他们专攻“材料科学与考古研究”这一新的研究方向，研究新材料与新技术在文物保护中的作用。
那么，当材料应用于壁画保护，究竟能解决什么问题?近日，《先进功能材料》刊发了该中心的论文，详细阐述了石墨烯增强纳米材料对壁画保护方面的研究进展。
“研究人员通过合成氢氧化钙/石墨烯量子点杂化纳米材料，提出了全新的壁画保护概念。研究结果显示，杂化纳米材料的颗粒小、尺寸均匀，具有强粘附性，使壁画加固更可行。”魏秉庆说，此外，杂化纳米材料还具有抗紫外线能力，比无机材料具有更好的保护效果。
2000年，意大利学者提出利用纳米氢氧化钙保护壁画。由于纳米尺寸效应，氢氧化钙的化学、物理特性会发生改变，表面活性及稳定性大幅增加，保护效果会获得显著提升。因此，无机纳米材料成为了新的壁画保护材料研究方向。
这个想法实践起来却是困难重重。李炫华告诉记者，中外学者用了近20年的努力，尝试了水溶液法、醇溶液法、微乳液法和钙金属法等方法来合成纳米氢氧化钙，但是截至目前合成的氢氧化钙仍存在着尺寸大、渗透性差、稳定性差、难以纯化、操作复杂、成本高等缺点。
“氢氧化钙的碳化慢、加固强度低等问题仍未得到有效解决，根本原因是还没有厘清氢氧化钙成核生长动力学规律，进而难以实现纳米氢氧化钙可控制备等关键技术的有效突破。”李炫华说。
围绕这一问题，魏秉庆团队经过长时间系统研究，创造性引入石墨烯量子点。
“利用石墨烯量子点表面活性剂的限域效应，有效调控了氢氧化钙的成核生长动力学速率，从而实现了氢氧化钙纳米材料的可控合成，突破了困扰研究者们多年的瓶颈问题。”魏秉庆说。
新研究采用简便经济的水溶液方法巧妙地合成“氢氧化钙/石墨烯量子点”杂化纳米材料，提出了全新的壁画保护概念。研究结果显示，该材料颗粒小(约80纳米)、尺寸均匀，且对壁画颜料具有强粘附性。由于石墨烯量子点的增强作用，氢氧化钙纳米材料完全碳化成一种稳定的“方解石”相，该相对于壁画加固十分重要。
西北工业大学充分利用陕西省文物大省的优势，与陕西省考古研究院等文保单位强强联合，创新性地将当前的新型材料技术与传统保护经验相结合。魏秉庆表示，后续团队会继续研发性能更加优异的壁画保护材料，并进一步推广这些材料的应用范围，让更多亟待修复的古代壁画获得有效保护。
