本技术介绍了一种创新方法,将工业副产品煤气化飞灰转化为高价值的碳量子点。通过此方法,我们不仅降低了制备成本,还实现了废物的环保再利用。
背景技术
碳量子点(Carbon Quantum Dots, CQDs)是一类尺寸小于10纳米的零维碳基纳米材料,因其独特的物理化学特性,在生物医学、光电子学、传感器等多个领域展现出巨大的应用潜力。CQDs由表面基团和碳质核心组成,表面基团通常包含羟基、羧基等含氧官能团,而碳质核心主要由sp2和sp3杂化碳原子构成,形成无定型碳、石墨微晶或石墨烯碎片等结构。与传统半导体量子点相比,CQDs具有低毒性、良好的生物相容性、优异的光稳定性、可调的发光波长、易于表面功能化等优点。CQDs的合成方法主要分为“自上而下”和“自下而上”两种策略。“自上而下”方法通常从石墨、石墨烯或碳纳米管等大分子碳材料出发,通过化学氧化或物理刻蚀手段制备CQDs;而“自下而上”方法则从小分子前驱体出发,通过脱水、碳化等反应合成CQDs。
煤气化飞灰是煤气化工业过程中产生的固体废弃物,通常为颗粒状或粉状。这种飞灰含有未反应完全的碳和矿物质,具有潜在的利用价值。本发明旨在将煤气化飞灰转化为高附加值的碳量子点,这不仅减少了固体废物的排放,而且实现了资源的循环利用,提高了资源的综合利用率。煤气化飞灰的化学结构与CQDs的碳质核心相似,使其成为一种理想的CQDs前驱体材料。通过本发明的方法,可以有效地将煤气化飞灰中的含碳组分转化为具有荧光性质的碳量子点,这为固体废物的高值化利用提供了新途径。
实现思路