以有机固废为碳源制备高附加值碳量子点的方法及系统技术方案

本发明专利技术属于资源与环境技术领域，具体涉及一种以有机固废为碳源制备高附加值碳量子点的方法及系统。本发明专利技术采用两步法，以复杂有机固废为碳源，依次通过部分氧化分解和水热合成制备高附加值的碳量子点，该方法具体为：有机固废通过研磨粉碎，在氧化剂的作用下发生部分氧化分解反应，反应所得物料通过过滤分离去除固体残渣，得碳源滤液；根据来源小分子碳源的杂原子组成及目标碳量子点的掺杂需求，选择并调配杂原子化学助剂，与碳源滤液混合后在高温高压条件下进行水热合成，所得产物经分离纯化，弃去废液，获得碳量子点产品。本发明专利技术方法具有转化率高、副产物少、洁净环保和碳量子点品质高的优点，且本发明专利技术方法实现了有机固废的高值资源化全利用。值资源化全利用。值资源化全利用。

【技术实现步骤摘要】
以有机固废为碳源制备高附加值碳量子点的方法及系统


[0001]本专利技术属于资源与环境
，具体涉及一种以有机固废为碳源制备高附加值碳量子点的方法及系统。

技术介绍

[0002]碳量子点是一种具有纳米粒径(1
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10nm)的零维碳材料，由碳质核心和表面钝化层两部分组成。由于碳量子点拥有较大的比表面积、表面相原子配位不足、不饱和键较多，致使碳量子点表面需键连其它基团以形成表面钝化层，因此，碳量子点具有表面官能团丰富可调、毒性小、生物相容性好、原料来源广、易于制备等优点，在生物医学成像、化学分析检测、光电器件材料等方面均具有很好的应用开发潜力。
[0003]已知碳量子点的制备方法包括以小分子前驱体聚合形成碳量子点的“自下而上”法和以大块碳基材料破碎形成碳量子点的“自上而下”法。其中“自下而上”法的工艺可控性强、制备简单、碳量子点性能好，故被广泛采用，但该方法需以纯化学品为前驱体，成本相对较高；前驱体主要为小分子量的有机酸、酮、醛、醇作为碳源，同时为了强化碳量子点的荧光强度并丰富其理化性质，还需掺杂氧、氮、磷、硫等杂原子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于两步法制备碳量子点的方法，其特征在于，包括以下步骤：Ⅰ)部分氧化分解：以有机固废(1)为原料，与氧化剂(4)发生部分氧化分解反应(3)，得氧化产物滤液；Ⅱ)水热合成：以步骤Ⅰ)所得氧化产物滤液为碳源，添加化学助剂(8)，混匀后在高温高压条件下进行水热合成(7)，制得碳量子点产品(11)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有机固废(1)为有机质含量超过10％的固体废弃物，所述固体废弃物包括城市污泥、含油污泥、废旧塑料、废轮胎、煤矸石、生活垃圾、食品废弃物和农林废弃物中的任一种或多种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化剂(4)包括空气、氧气、双氧水、过硫酸盐和/或高锰酸钾。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化分解反应(3)为高级氧化法，所述高级氧化为湿式氧化、微波水热氧化、芬顿氧化和/或类芬顿氧化。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述部分氧化分解反应(3)指氧化剂(4)的用量低于完全矿化有机固废(1)中所有有机组分的化学需氧量，其百分比为10％
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90％。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述化学助剂(8)为用于丰富碳量子点元素组成的前驱体，所述前驱体包括氮元素的前驱体乙二胺、半胱氨酸、尿素和氨水中的任一种或多种，和/或硫元素的前驱体巯基乙酸、亚硫酸钠和苯磺酸中的任一种或多种，和/或磷元素的前驱体五氧化二磷、磷酸和溴化磷中的任一种或多种，和/或硼元素的前驱体硼酸，和/或Mn、Zn、Ag的氯盐、硝酸盐和硫酸盐中的任一种或多种。7.根据权利要求1
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【专利技术属性】
技术研发人员：何春兰，侯长军，陈世奇，赵博，黄思瑜，许晶冰，霍丹群，
申请(专利权)人：重庆市食品药品检验检测研究院，
类型：发明
国别省市：