微藻模型化合物水热碳化制备碳点的交互反应特性
瞿清青
张敬苗
夏奡
朱贤青
黄云
朱恂
廖强
重庆大学 低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室,重庆 400044;重庆大学 工程热物理研究所,重庆 400044
摘要：微藻水热碳化反应过程相对温和,无需额外添加剂即可制取N掺杂碳点等高品质碳材料,近些年受到广泛关注.然而,微藻多组分共存特性导致其水热反应路径复杂,各组分之间的交互反应规律不清晰,无法有效提升碳点的产率与性能,成为微藻基碳点可控合成的核心挑战.选取葡萄糖和甘氨酸作为微藻主要组分碳水化合物与蛋白质的模型化合物,系统性探究了水热反应条件(温度 190～250℃,时间 2～8 h)对单一组分及双组分体系碳点合成的影响规律.结果表明:水热条件下制备的葡萄糖基碳点和甘氨酸基碳点质量产率均不超过 4.05 mg/g,而葡萄糖与甘氨酸的交互反应可显著提升碳点质量产率,最高可达 29.85 mg/g;葡萄糖基碳点荧光性能较差,荧光量子产率均低于 0.50%,而甘氨酸基碳点原位掺N,荧光量子产率可达 1.67%;葡萄糖和甘氨酸二者在交互反应过程中发生芳香化反应,碳点表面不仅保留了—OH、—COOH等亲水基团,还在碳核中成功掺杂了N元素,使制得的葡萄糖/甘氨酸基碳点保持较高质量产率和荧光量子产率.揭示了反应温度及时间对碳水化合物-蛋白质模型化合物水热反应的影响规律,发现二者之间的交互反应可显著提升碳点质量产率,且蛋白质等含N化合物可促进碳点N掺杂并提升荧光性能.研究为解析微藻主要组分交互反应特性、定向设计高性能掺N碳点提供理论支撑.
关键词：微藻模型化合物碳点交互反应水热碳化氮掺杂
分类号：TQ53(煤化学及煤的加工利用)TK114(热能、热力工程)
资助基金：重庆市自然科学基金资助项目(CSTB2023NSCQ-JQX0005)国家自然科学基金(52236009)国家自然科学基金(52106224)
论文发表日期：2025-09-30
在线出版日期：2025-10-22（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：10( 77-86 )
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