Считается, что низко затратный и богатый землей уголь обладает уникальным структурным превосходством в качестве источников углерода в виде углеродных квантовых точек (CQD). Однако по-прежнему трудно получить CQD из рядового угля из-за его уплотняемости и более низкой реакционной способности, и большинство современных CQD на основе угля обычно испускают зеленый или голубой флуоресценции. В данном случае был предложен легкий двухступенчатый подход к окислению (предварительное окисление K2FeO4 и окисление H2O2) для изготовления перестраиваемых CQD с полосовой перестройкой из антрацита.
Предварительное окисление K2FeO4 может не только ослабить не связывающие силы среди молекул угля, которые вызывают расширение угольных частиц, но и сформировать большое количество активных участков на поверхности угольных частиц. Вышеуказанные эффекты делают перестраиваемые полосовые CQD (синяя, зеленая или желтая флуоресценция) могут быть быстро получены из антрацита в течение 1 часа при последующем окислении H2O2 простым регулированием концентрации H2O2.
Все перестраиваемые CQD содержат более 30 % кислорода, средний диаметр которого < 10 нм. Результаты также показывают, что высокое содержание кислорода может создавать новые энергетические состояния только внутри полосового зазора CQD со средним диаметром более 3,2 ± 0,9 нм, что заставляет CQD излучать зеленый или желтый флуоресценции.
Введение
Квантовые точки углерода (CQD) - новые нулевые квантовые углеродные наноматериалы, размеры которых схожи с размерами обычных полупроводниковых квантовых точек, но скелет которых основан на углероде, - после их обнаружения вызвали огромный исследовательский интерес.
CQD, как ожидается, будут иметь большой потенциал применения в биомедицине, фотоэлектрические устройства, обнаружение ионов, фотокатализ и другие поля, обусловленные их оптическими и электрооптическими свойствами.
Уголь состоит из ангстремного или нанометрического кристаллического углерода, связанного аморфным углеродом, и полимеризованного ароматического углеводорода.
Эти кристаллические домены углерода изобилуют углем и по своим размерам соответствуют требованиям CQD.
Кроме того, самые дешевые цены и значительные месторождения угля, в отличие от кристаллических углеродов, таких как графен, углеродные трубки и фуллерены, привлекли огромный интерес и усилия в разработке методов приготовления CQD из угля. До настоящего времени CQD из угля успешно приготавливались разными способами и использовали концентрированную серную и азотную кислоту для отшелушивания CQD из угля при температуре 100° или 120°С в течение 24 часов.
Аналогичным образом, CQD получали путем отшелушивания угля при 5 M HNO3 при 120°С в течение 12 часов. Однако существуют некоторые недостатки вышеуказанных методов, такие как более длительное время реакции и присущая им трудность выделения CQD из смеси, содержащей большое количество неорганических солей, образующихся на стадии нейтрализации путем добавления оснований. Поэтому для оптимизации условий приготовления CQD из угля была предложена селективная деполимеризация угля в окислительной сверхкритической жидкости Сасикала и др.
Они выделили CQD в сверхкритической воде в условиях 400°C и 25 МПа в течение 2 часов. Хотя этот способ мог бы заметно сократить время приготовления CQD , недостижимые условия реакции препятствовали крупномасштабному приготовлению CQD. После этого для получения CQD из угля при более мягких условиях реакции использовались более зеленые окислители (H2O2, O3).
Несмотря на эти усилия, большинство современных ЦП, приготовленных из угля, имеют зеленый или синий флуоресцентный цвет. А трудности с получением определенного и желаемого полосового разрыва в значительной степени препятствовали применению CQD для конкретных целей.
Следовательно, для получения узкой полосовой деформации CQD (от желтого до красного флуоресцентного) из угля были приложены дополнительные усилия по адаптации полосовой деформации CQD . Зазор в полосе открытия CQD обусловлен эффектом квантового конфайнмента. Следовательно, настройка латерального размера CQD является одной из распространенных стратегий сужения полосового пробоя CQD . CQD различного нанометрического размера были приготовлены из различных углей или кокса, обладающих графеновыми доменами различного размера путем сильного кислотного окисления.
Продолжение...