[發(fā)明專利]一種從汽車尾氣中分離提取碳點的簡易方法

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• 申請日: 2022-02-09
• 公開（公告）號: CN114455568A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設計）人: 張洪毓;李雨昭;石培光;吳淑華;趙捷;唐菊;張晉;趙家鴻
• 申請（專利權）人: 云南碳立科技有限公司;云南大學
• 主分類號: C01B32/15
• 分類號: C01B32/15;C09K11/65;B01D47/02;B01D45/08;B01D36/00;B01D36/04;B01D3/08
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本發(fā)明提供一種從汽車尾氣中分離提取碳點的簡易方法，其特征在于：該方法是將燃油汽車排放的尾氣通入接氣瓶中，讓汽車尾氣所含有的固體顆粒物吸附在接氣瓶內(nèi)壁上或分散于汽車尾氣含有的蒸汽冷凝形成的水中；待汽車尾氣收集完成后，采用適量的純凈水或乙醇清洗接氣瓶內(nèi)壁上吸附的固體顆粒物，使接氣瓶內(nèi)的固體顆粒物分散于純凈水或乙醇和蒸汽冷凝形成的水中，將其搖勻，超聲10min，形成固體顆粒物與水或乙醇的混合溶液；采用濾紙粗過濾此混合溶液，除掉比較大的顆粒物，再將過濾后的溶液置入離心管，以12000r/min的轉(zhuǎn)速離心10min，取上清液，再用220nm的過濾膜進行第二次過濾；過濾后的清液用截留分子量為3000Da的透析袋透析兩天，最后用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀旋蒸透析后的溶液至完全蒸干，即可得到從汽車尾氣中分離提取的粒徑小于10nm的熒光碳點。本發(fā)明的方法可廣泛應用于汽車尾氣的資源化回收利用，變廢為寶，并有利于減少汽車尾氣中PM2.5對大氣的污染，保護環(huán)境和人們的健康。

技術領域

本發(fā)明涉及一種從汽車尾氣中分離提取碳點的簡易方法，特別是一種從燃油汽車尾氣中分離提取熒光碳點的方法，屬于納米材料制備技術領域。

背景技術

碳點(Carbon dots，CDs)是一種新型零維碳基納米材料，尺寸通常在幾納米至幾十納米以內(nèi)，主要由sp²/sp³碳和表面基團或聚合物組成。碳點主要包括石墨烯量子點(GQDs)、碳納米點(CNDs)和碳化聚合物點(PDs)等類型。碳點具有熒光強、生物相容性和光穩(wěn)定性好、容易制備、原料豐富、成本低廉、環(huán)境友好等優(yōu)越特性，可以廣泛應用于發(fā)光材料及器件、柔性顯示屏、光催化、新型電池、生物醫(yī)學成像、細胞標記、癌癥診療等眾多領域，其未來應用潛力巨大，具有廣闊的發(fā)展空間。

碳點的合成方法多種多樣，現(xiàn)有電弧放電法、激光消蝕法、電化學法、化學氧化法、燃燒法、水熱法、熱解法、微波法、模板法等。目前這些方法絕大多數(shù)僅在實驗室用于制備少量科研用的碳點，有些方法早已存在于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活和自然界中，但沒引起人們注意。比如，燃燒法生成碳點存在于生物質(zhì)燃燒的煙塵中、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)刀跟火種及燒烤食物的煙氣和煙灰中、以及火山爆發(fā)和森林著火的火山灰和煙霧中。

汽車作為當今人們的主要交通工具之一，全球擁有燃油汽車的數(shù)量龐大、使用頻率高。由于汽油中含有大量的C5-C12脂肪烴和環(huán)烷烴，這些有機物在高溫環(huán)境下脫水碳化會生成碳點。汽車發(fā)動機活塞壓縮時汽缸內(nèi)的溫度達到300-500℃，汽油噴入汽缸后被點燃，汽缸內(nèi)溫度急劇上升，瞬間溫度可達1500-1800℃，這為碳點的生成提供了理想的反應條件。但目前汽車尾氣中的碳點被認為是隨汽車尾氣排放到大氣中的PM2.5(≤2.5μm的固體顆粒物)源頭之一，是環(huán)境污染物。目前將汽車尾氣資源化利用，從中分離提取碳點的技術鮮有報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種從汽車尾氣中分離提取碳點的簡易方法，該方法首先將燃油汽車排放的尾氣收集到接氣瓶中，經(jīng)過多級過濾、離心和透析，從汽車尾氣所含有的顆粒物中分離提取熒光碳點，變廢為寶。同時，減少汽車尾氣中細小顆粒物的排放濃度，從而減少汽車尾氣中PM2.5對大氣的污染，保護環(huán)境和人們的健康。

本發(fā)明的技術方案為：該方法是將燃油汽車排放的尾氣通入接氣瓶中，讓汽車尾氣所含有的固體顆粒物吸附在接氣瓶內(nèi)壁上或者分散于汽車尾氣含有的蒸汽冷凝形成的水中；待汽車尾氣收集完成后，采用適量的純凈水或乙醇清洗接氣瓶內(nèi)壁上吸附的固體顆粒物，使接氣瓶內(nèi)的固體顆粒物分散于純凈水或乙醇和蒸汽冷凝形成的水中，將其搖勻，形成固體顆粒物與水或乙醇的混合溶液；經(jīng)過多級過濾、離心和透析，即可從汽車尾氣中分離提取出粒徑小于10nm的熒光碳點，變廢為寶，保護環(huán)境和人們的健康。

本發(fā)明的具體制備工藝包括以下步驟：

(1)用過濾精度1nm的凈水器生產(chǎn)純凈水，用純凈水或乙醇清洗接氣瓶，把汽車排氣管與軟管連接，軟管另一端與接氣瓶連接，使汽車尾氣所含有的固體顆粒物吸附在接氣瓶內(nèi)壁上或分散于接氣瓶內(nèi)汽車尾氣所含有的蒸汽冷凝形成的水中；