分辨ClsXPS圖譜，其中 284. 4eV峰指派為C=C雙鍵。
[0035] 圖20顯示a-GQD的FTIR圖譜。
[0036] 圖21提供設(shè)及光物理表征a-GQD的數(shù)據(jù)。圖21A是a-GQD的UV-Vis吸收光譜。 圖21B是在345nm激發(fā)的a-GQD的光致發(fā)光（PL)發(fā)射。插圖是光學照片，其顯示在去離子 水中濃度為0. 1毫克/毫升時的a-GQD的巧光。
[0037] 圖22提供在水熱處理之前和之后，石墨締量子點的化發(fā)射（圖22A)和吸收圖譜 (圖22B)。該圖譜表明水熱處理增加石墨締量子點的量子產(chǎn)率。
[00測具體描述
[0039] 應(yīng)理解，前面的一般性描述和下面的詳細描述都只是示例性和解釋性的，不對要 求專利保護的主題構(gòu)成限制。在本申請中，單數(shù)形式的使用包括復數(shù)形式，詞語"一個"或 "一種"表示"至少一個/ 一種"，"或"字的使用表示"和/或"，除非另有具體說明。此外， 詞語"包括"及其他形式如"包含"和"含有"的使用不是限制性的。另外，詞語如"元件"或 "組件"既包括含有一個單元的元件或組件，也包括含有一個W上的單元的元件或組件，除 非另有具體說明。
[0040] 本文所用章節(jié)標題僅用于組織目的，而不應(yīng)理解為限制所述內(nèi)容。本申請引用的 包括但不限于專利、專利申請、文章、書本和條約在內(nèi)的所有文件或文件的部分，在此通過 引用將其全文明確納入，W用于任何目的。當一篇或多篇所結(jié)合的文獻及類似材料對術(shù)語 的定義與本申請對該術(shù)語的定義相抵觸時，W本申請為準。
[0041] 石墨締量子點（GQD)通常指盤狀石墨締組合物，例如盤狀氧化石墨締。石墨締量 子點已發(fā)現(xiàn)有許多應(yīng)用。例如，石墨締量子點可用作用于醫(yī)學成像的巧光團。已從不同碳 基材料合成或制造石墨締量子點，包含富勒締、葡萄糖、石墨、氧化石墨締、碳納米管（CNT)， 和碳纖維。物理方法例如照相平版印刷也已經(jīng)用來從不同碳源制造石墨締量子點。例如， 照相平版印刷已用來從石墨締蝕刻石墨締量子點。
[004引然而，用于制造石墨締量子點的現(xiàn)有方法受到許多限審Ij。例如，照相平版印刷技術(shù) 較昂貴，對于制備大量石墨締量子點而言是不實際的。類似地，用于制備石墨締量子點的現(xiàn) 有碳基材料大量提供時也可能為昂貴的。此外，生長石墨締量子點的現(xiàn)有方法可能不能控 制形成的石墨締量子點的尺寸。因此，需要新的方法W可控的方式大量制備石墨締量子點。 本發(fā)明的各種實施方式滿足運些需求。
[0043] 在一些實施方式中，本發(fā)明設(shè)及從例如煤，焦炭及其組合的碳源制備石墨締量子 點的方法。在一些實施方式中，該方法設(shè)及使碳源暴露于氧化劑。在一些實施方式中，使碳 源暴露于氧化劑導致形成石墨締量子點。在圖1所示的一些實施方式中，本發(fā)明的方法設(shè) 及：選擇碳源（步驟10)，使碳源暴露于氧化劑（步驟12)，從而形成石墨締量子點（步驟 14)。在一些實施方式中，本發(fā)明的方法還可包括下述步驟：將形成的石墨締量子點與氧化 劑分離（步驟16)。在一些實施方式中，本發(fā)明的方法還包括下述步驟：提高石墨締量子點 的量子產(chǎn)率，例如通過水熱處理和/或使用氨氧化鋼溶液洗涂（步驟18)。在一些實施方式 中，本發(fā)明的方法還可包括下述步驟：對形成的石墨締量子點進行還原（步驟20)。如下文 所更加詳細描述，本發(fā)明的方法可利用不同類型碳源、氧化劑、量子產(chǎn)率提高劑和還原劑來 W可控方式形成不同類型和尺寸的石墨締量子點。
[0044] 碳源
[0045] 可利用不同類型碳源來形成石墨締量子點。在一些實施方式中，碳源是煤。
[0046] 如表1和2所總結(jié)，煤是最易負擔得起的、儲量最豐富的和在全世界使用的容易燃 燒的能源
[0047]
[0048] 表1.全球Ξ個主要區(qū)域的煤產(chǎn)量和消耗。
[0049]
[0050] 表2.北美最近的煤價格。
[0051] 煤的結(jié)構(gòu)較復雜。簡化的組成包含具有缺陷的埃-尺寸或納米-尺寸的晶體碳結(jié) 構(gòu)域，其通過脂肪族無定形碳連接。盡管報道了對煤化學的研究，但表明煤的埃尺度和納米 尺度晶體結(jié)構(gòu)域阻礙它們在電學、機械和光學應(yīng)用中的進一步應(yīng)用。結(jié)果，煤仍然主要用作 能源。
[0052] 因此，煤的結(jié)構(gòu)特征形成一種看法，即煤只能用于通過燃燒產(chǎn)生能量。相反，申請 人首次利用煤來制備石墨締量子點。
[0053] 可利用不同類型的煤作為碳源來形成石墨締量子點。在一些實施方式中，煤包括 但不限于無煙煤、煙煤、次煙煤、變性煙煤、漸青質(zhì)、漸青、泥煤、褐煤、動力煤、石化石油及其 組合。在一些實施方式中，碳源是煙煤。在一些實施方式中，碳源是無煙煤。
[0054] 還設(shè)想了可使用其它的碳源。例如，在一些實施方式中，碳源是焦炭。在一些實施 方式中，焦炭由漸青制成。在一些實施方式中，焦炭由煙煤制成。在一些實施方式中，焦炭 由漸青和煙煤制成。在一些實施方式中，碳源是焦炭和煤的組合。
[00財 氧化劑
[0056] 在一些實施方式中，通過使碳源暴露于氧化劑，來形成石墨締量子點。可利用不同 氧化劑來形成石墨締量子點。在一些實施方式中，氧化劑包含酸。在一些實施方式中，酸包 括但不限于硫酸、硝酸、憐酸、次憐酸、發(fā)煙硫酸、鹽酸、發(fā)煙硫酸（即含有溶解的Ξ氧化硫 的硫酸）、氯橫酸及其組合。
[0057] 在一些實施方式中，用來形成石墨締量子點的氧化劑是硫酸和硝酸的混合物。在 一些實施方式中，氧化劑包括但不限于高儘酸鐘、高儘酸鋼、次憐酸、硝酸、硫酸、過氧化氨 及其組合。在一些實施方式中，氧化劑是高儘酸鐘、硫酸和次憐酸的混合物。
[0058] 在一些實施方式中，氧化劑是液體介質(zhì)例如液體溶液的形式。在一些實施方式中， 氧化劑包含陰離子。在一些實施方式中，氧化劑包括但不限于高儘酸鹽（例如，高儘酸鐘、 高儘酸鋼和高儘酸錠）、氯酸鹽（如氯酸鋼和氯酸鐘）、高氯酸鹽、次氯酸鹽（如次氯酸鐘 和次氯酸鋼）、次漠酸鹽、次艦酸鹽、銘酸鹽、重銘酸鹽、硝酸鹽、硝酸、硫酸、氯橫酸、發(fā)煙硫 酸及其組合。在更具體的實施方式中，氧化劑包括但不限于高儘酸鐘、氯酸鐘、過氧化氨、臭 氧、硝酸、硫酸、發(fā)煙硫酸、氯橫酸及其組合。
[0059] 在更具體的實施方式中，氧化劑包含溶解于酸中的化合物。在一些實施方式中，該 化合物包括但不限于高儘酸鹽（例如，高儘酸鐘、高儘酸鋼和高儘酸錠）、氯酸鹽（如氯酸鋼 和氯酸鐘）、高氯酸鹽、次氯酸鹽、次漠酸鹽、次艦酸鹽、銘酸鹽、重銘酸鹽、硝酸鹽、硝酸、過 氧化物（如過氧化氨）、臭氧及其組合。在一些實施方式中，酸包括但不限于硫酸、硝酸、發(fā) 煙硫酸、氯橫酸及其組合。
[0060] 在更具體的實施方式中，化合物包含高儘酸鐘、次氯酸鋼、次氯酸鐘、氯酸鐘、硝酸 及其組合中的至少一種。在其它實施方式中，將化合物溶解于硫酸中。
[0061] 在其它實施方式中，氧化劑是溶解于硫酸中的高儘酸鐘（也稱作KMn〇4/H2S〇4)。在 一些實施方式中，氧化劑是溶解于硫酸的硝酸（也稱作HNO3/H2SO4)。還設(shè)想了使用其它的 氧化劑。
[0062] 使碳源暴露于氧化劑
[0063] 可利用不同方法來使碳源暴露于氧化劑。在一些實施方式中，當碳源和氧化劑在 液體溶液中時，進行使碳源暴露于氧化劑的步驟。在一些實施方式中，使碳源暴露于氧化 劑包含在氧化劑存在下對碳源進行超聲。在一些實施方式中，使碳源暴露于氧化劑包含在 氧化劑存在下攬拌碳源。在一些實施方式中，使碳源暴露于氧化劑包含在氧化劑存在下加 熱碳源。在一些實施方式中，在至少約l〇〇°C的溫度下進行加熱。在一些實施方式中，在約 100°C-約150°C的溫度下進行加熱。
[0064] 在一些實施方式中，可W連續(xù)的方式，使兩種或更多種氧化劑暴露于碳源。例如， 在一些實施方式中，將第一氧化劑與碳源混合。然后，將第二氧化劑與碳源混合。在一些實 施方式中，第一氧化劑是硫酸，且第二氧化劑是硝酸。還可設(shè)想使碳源暴露于氧化劑的其它 方法。
[0065] 使碳源暴露于氧化劑可導致形成石墨締量子點。雖然無意受限于理論，但申請人 設(shè)想了在使煤或焦炭暴露于氧化劑之后，通過氧化劑剝落碳源來形成石墨締量子點。具體 來說，申請人設(shè)想了煤結(jié)構(gòu)之內(nèi)的晶體碳進行氧化的位移，從而形成石墨締量子點。
[0066] 石墨締量子點與氧化劑的分離
[0067] 在一些實施方式中，本發(fā)明的方法還包括下述步驟：將形成的石墨締量子點與氧 化劑分離。在一些實施方式中，通過中和包含形成的石墨締量子點的溶液、過濾該溶液和透 析該溶液來進行分離。在一些實施方式中，分離步驟包含透析含有形成的石墨締量子點的 溶液。還可設(shè)想將石墨締量子點與氧化劑分離的其它方法。
[0068] 石墨締量子點的量子產(chǎn)率的提高
[0069] 在一些實施方式中，本發(fā)明的方法還包括下述步驟：提高石墨締量子點的量子產(chǎn) 率。在一些實施方式中，通過水熱處理石墨締量子點、使用一種或多種堿（例如，氨氧化鋼） 處理石墨締量子點、使用一種或多種氨氧化物處理石墨締量子點、使用一種或多種滲雜劑 (例如，化&，NaHSe，NaHzPOs)處理石墨締量子點W及運些處理的組合，來進行增強。
[0070] 在更具體的實施方式中，石墨締量子點的量子產(chǎn)率可通過下述方式來提高：在水 中使用氨氧化物處理石墨締量子點W增加它們的量子產(chǎn)率。在其它實施方式中，石墨締量 子點的量子產(chǎn)率可通過下述方式來提高：水熱處理石墨締量子點。在一些實施方式中，水熱 處理石墨締量子點設(shè)及在高于l〇〇°C(例如，溫度約180-200°C)的溫度下，在壓力下于容 器（例如，密閉的容器）中用水處理石墨締量子點。在其它實施方式中，石墨締量子點的量 子產(chǎn)率可通過下述方式來提高：組合的水熱處理和氨氧化物處理石墨締量子點。還可設(shè)想 提高石墨締量子點的量子產(chǎn)率的其它方法。
[0071] 在一些實施方式中，提高步驟使石墨締量子點的量子產(chǎn)率提高至少約50%，至少 約100 %，至少約200 %，至少約1,500%，至少約1,700%，或至少約2, 000 %。在一些實施 方式中，提高步驟使石墨締量子點的量子產(chǎn)率提高至少約2,000%。
[0072] 對形成的石墨締量子點進行還原
[0073] 在一些實施方式中，本發(fā)明的方法還包括下述步驟：對形成的石墨締量子點進行 還原。在一些實施方式中，還原包含使形成的石墨締量子點暴露于還原劑。在一些實施方 式中，還原劑包括但不限于阱、棚氨化鋼、熱量、光、硫、硫化鋼、硫氨化鋼及其組合。還可設(shè) 想用于還原石墨締量子點的其它方法。
[0074] 在一些實施方式中，非還原形式的石墨締量子點是可溶于水的。在一些實施方