碳點(diǎn)（CDs）是一種零維的碳納米材料，因其具有優(yōu)異的光致發(fā)光性能、低毒性和良好的生物相容性，而在生物醫(yī)療、生物傳感、信息加密等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。以生物質(zhì)為原料制備碳點(diǎn)是一種比較環(huán)保的制備方法，然而生物質(zhì)組分的復(fù)雜性導(dǎo)致了生物質(zhì)基碳點(diǎn)(CDs)熒光性能的明顯差異。
為了闡明這一問(wèn)題，昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院磷化工團(tuán)隊(duì)以純纖維素、木質(zhì)素和大豆分離蛋白為原料，通過(guò)水熱法制備了三種碳點(diǎn)，揭示了碳點(diǎn)不同理化性質(zhì)背后的機(jī)理。由于成分的差別和在碳化過(guò)程中演變過(guò)程的差異，導(dǎo)致生物質(zhì)基碳點(diǎn)熒光的差異性。在碳化過(guò)程中氨基酸大分子結(jié)構(gòu)的保留帶來(lái)的N摻雜、更規(guī)整的晶格結(jié)構(gòu)和更大的sp2結(jié)構(gòu)域，都是導(dǎo)致碳點(diǎn)熒光的增強(qiáng)的關(guān)鍵因素。本研究首次揭示了生物質(zhì)不同組分在碳化過(guò)程中的結(jié)構(gòu)演變及其帶來(lái)的熒光性能差異，指出在生物質(zhì)碳點(diǎn)的制備過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)標(biāo)明生物質(zhì)的組分分率。本研究最終制備的大豆分離蛋白碳點(diǎn)還在離子檢測(cè)和LED照明領(lǐng)域表現(xiàn)出不錯(cuò)的應(yīng)用前景。
上述研究成果以“Unraveling fluorescent mechanism of biomass-sourced carbon dots based on three major components: Cellulose, lignin, and protein”為題發(fā)表在知名期刊Bioresource Technology上。論文第一作者為磷化工團(tuán)隊(duì)2021級(jí)碩士研究生李天祥，通訊作者為謝德龍教授和吳楓講師，昆明理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院為論文通訊單位。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（21663015，51603096）、云南省-昆明理工大學(xué)聯(lián)合基金資助項(xiàng)目（202101BE070001-034）和云南省教育廳可降解塑料工程研究中心（KKPU202205001）的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.biortech.2023.130268
