生物、医药和医疗器械技术

本发明涉及碳材料制备的技术领域，具体公开一种低共熔溶剂、碳量子点及制备方法和应用。所述低共熔溶剂由摩尔比为1:0.2-5的酚类化合物和疏水性氨基酸制备而成。所述碳量子点制备方法为：将所述低共熔溶剂于250-600℃焙烧，干燥，得所述碳量子点。本发明提供的碳量子点不仅含有疏水基团，与木质素模型化合物具有很好的亲和力，有利于提高制备的碳量子点的分散性，促进碳量子点与木质素的充分接触，提高其转化率；且碳量子点上还修饰有结构稳定的羟基和氨基功能基团，有利于提高木质素降解反应的选择性，进而提高目标酚产物的收率，可以在常压低温自然光条件下实现木质素的高效降解，具有广阔的应用前景。

木质素是一种价格低廉、来源丰富的可再生资源，是为数不多的能提供可再生芳基化合物的非石油资源之一。近年来，随着石油、煤炭等不可再生资源的日益匮乏以及各国对环境污染问题的越来越多的关注，木质纤维素资源的转化和利用成为解决能源与环境问题的重要途径，受到了各国的高度重视和广泛研究。然而，木质素中含有大量的芳环结构及无定型状态，化学性质稳定，很难解聚，限制了大规模化工业应用。

 目前，木质素降解利用途径主要有热裂解、催化氢解和催化氧化等方式。热裂解一般需要较高的反应温度，能耗高，且裂解后的生物油热值较低，需要进一步提质才能作为运输燃料使用。催化氢解和催化氧化的方法是目前主要应用的方法，但是，均需要使用金属催化剂或者贵金属催化剂，且产物的选择性难以控制，很难控制在芳醚键断裂步骤，容易发生深度加氢或深度氧化；此外，催化氢解和催化氧化还需要外加氢源或氧源，操作完全性差，安全系数低。因此，发展一种反应条件温和、反应选择性高且生产成本低的快速降解木质素的方法对木质素的高效利用具有十分重要的意义。

以疏水性氨基酸和酚类化合物为原料制备得到的低共熔溶剂含有丰富的催化基团，不仅含有疏水基团、氨基，还有结构稳定的羟基官能团，在此基础上制备碳量子点，制备的碳量子点上不仅含有疏水基团，有利于碳量子点与木质素模型化合物更充分的接触，促进反应的进行，同时，由于制备的碳量子点与木质素模型化合物亲和力更强，使得碳量子能更均匀地分散于体系中，避免了碳量子点的聚集；而且制备的碳量子点上还有氨基和酚羟基功能基团，可提高木质素或木质素化合物的转化活性以及反应选择性，进而提高木质素或木质素模型化合物的转化率，以及相应酚产物的产率；除此之外，制备的碳量子点还具有纳米材料的高比表面积，可以提高对木质素或木质素化合物的催化效果，缩短转化时间。

本发明提供的碳量子点的制备方法简单易行，原料低毒环保，制备所得的碳量子点直径较小且均一，具有较高的化学稳定性。

本发明还提供了上述任一项所述的碳量子点在木质素模型化合物或木质素转化中的应用。

本发明提供的碳量子点不仅含有疏水基团，与木质素模型化合物或木质素具有很好的亲和力，有利于提高制备的碳量子点的分散性，促进碳量子点与木质素模型化合物或木质素的充分接触，提高其转化率；且碳量子点上还修饰有结构稳定的羟基和氨基功能基团，有利于提高木质素模型化合物或木质素降解反应的选择性，进而提高目标酚产物的收率，可以在常压低温自然光条件下实现木质素模型化合物或木质素的高效降解。

本发明制备的碳量子点对木质素模型化合物或木质素具有较高的转化活性，木质素模型化合物最高转化率可达87.5％，且反应条件温和，反应时间较短，在较低的温度、自然光照条件下就可以完成对木质素化合物或木质素的高效转化，无需消耗氢源或氧源，是一种实现木质素模型化合物氧化断裂的高效经济的新方法，为以后木质素的进一步开发和利用提供了新的方向，具有广阔的应用前景。