CN104071769B - 化学氧化法制备荧光碳点的方法及其荧光碳点和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于碳纳米材料领域，提供一种化学氧化法制备荧光碳点的方法及其荧光碳点和应用。该方法包括如下步骤：(1)氧化刻蚀步骤：将碳源物质加入氧化性溶液中，进行冷凝回流处理；(2)透析除盐步骤：在步骤(1)反应结束后，加入碱性试剂，中和至弱酸性，进行透析除盐，得到煤基荧光碳点水溶胶；和(3)干燥步骤：将步骤(2)得到的物质进行真空干燥得到固体状态的荧光碳点；其中，所述碳源物质为煤炭或将煤炭加热炭化处理后得到的焦炭物质，荧光碳点的粒径和或荧光性能通过选择碳源物质为煤炭还是焦炭物质以及炭化温度来控制调节。本发明制备的荧光碳点有望应用在光伏器件、生物成像和传感等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种可控制备荧光碳点的方法，属于碳纳米材料制备技术领域。
背景技术
碳点(Carbon Dots，CDs)是一种新型的尺寸小于10nm的碳基材料-碳纳米材料，由于其具有独特优异的光学特性而受到广泛关注。碳点最早发现于2004年，是纯化单壁碳纳米管时得到的一种副产物。碳点不但具有荧光特性，而且发射光谱峰位还随激发波长的改变而改变。不仅如此，碳点还具有生物相容性好、毒性小、光学稳定性好、无闪烁现象等优点，因而在光电器件、生物成像、检测和传感等领域具有广阔的应用前景。
目前有关碳点的制备方法主要分两大类：1)“自上而下”方法。这种方法一般采用大块体积固体或粉末为碳源，比如石墨、碳纳米管、炭纤维等，通过氧化剥离等手段，得到小尺度的碳点；2)“由下到上”方法。这种方法主要采用小分子有机物或者聚合物为碳源，经过热解、缩聚、碳化等过程，得到碳点。
尽管已报道的制备方法很多，但如何使用更廉价简单的方法，大批量制备具有高品质的荧光碳点一直是人们不懈追求的目标。
发明内容
基于以上原因，本发明所要解决的技术问题是，现有技术难以实现碳点粒径大小可控和荧光性能可调，本发明主要在于提供一种廉价制备荧光碳点的方法，所得产物不但实现了粒径大小可控，而且还可以调控其荧光性能。
为了解决如上所述现有技术问题，实现廉价制备荧光碳点的目标，本发明选用煤炭为碳源，先进行炭化处理，再在浓硝酸溶液中加热氧化，去除前驱体中的无定形碳结构，剥离出石墨微晶，并使其表面产生大量含氧官能团，即得到水溶性的荧光碳点。通过该方法，可以达到产物粒径和荧光性能的调控。
具体来说，为了解决如上所述问题，本发明提供了如下技术方案：
一种化学氧化法制备荧光碳点的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)氧化刻蚀步骤：
将碳源物质加入氧化性溶液中，均匀分散碳源物质后，进行冷凝回流处理；
(2)透析除盐步骤：
在步骤(1)反应结束后，加入碱性试剂，中和至弱酸性，离心分离后取上层清液，对该上层清液进行透析除盐，得到煤基荧光碳点水溶胶；
和(3)干燥步骤：
将步骤(2)得到的物质进行真空干燥得到固体状态的荧光碳点；
其中，所述碳源物质为煤炭或将煤炭加热炭化处理后得到的焦炭物质，所述荧光碳点的粒径和或荧光性能通过碳源物质类型(即通过选择碳源物质为煤炭还是焦炭物质)以及炭化温度来控制调节。
本发明的另一方面，还提供了一种荧光碳点的粒径可控的制备方法，其特征在于通过如上所述的方法来制备荧光碳点。
优选地，其中，所述煤炭物质为筛分至200目以下的颗粒，其中所述透析是采用截留分子量为3000-4000Da的透析袋进行透析。
还优选地，其中，该方法在(3)干燥步骤之前(2)透析除盐步骤之后还包括还原步骤：
向步骤(2)得到的荧光碳点水溶胶中加入中等强度还原剂进行还原后再进行干燥。
还优选地，其中，所述炭化处理时间为1.5-3小时，所述干燥温度为45-80℃。
还优选地，其中，在(2)透析除盐步骤中，所述弱酸性是指pH值为5.4-6.6。
还优选地，其中，所述炭化温度为500-1500℃。
还优选地，在(1)氧化刻蚀步骤中，所述均匀分散是通过超声处理45分钟-1.5小时实现。
还优选地，其中，所述中等强度还原剂为硼氢化钠试剂。
还优选地，其中，所述的煤炭是褐煤、烟煤或者无烟煤。
还优选地，其中，所述的惰性气氛为氮气或氩气。
还优选地，其中，所述碱性试剂是氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或者碳酸氢钾。
还优选地，所述(1)氧化刻蚀步骤中，所述氧化性溶液为浓硝酸溶液，优选所述浓硝酸溶液浓度为5-7mol/L，更优选浓硝酸溶液浓度为6mol/L。
还优选地，所述(1)氧化刻蚀步骤中，每100mg碳源物质，所述浓硝酸溶液按照0.40-0.60摩尔HNO3的用量来投加。
本发明还提供一种粒径可控的荧光碳点，其特征在于，通过前面所述的任一种制备方法或优选方法得到，其中粒径通过选择碳源物质的具体类型以及炭化温度来控制。
本发明还提供上述方法制备的得到的荧光碳点在生物标识、催化剂、传感器和光伏器件方面的应用。
本发明利用廉价丰富的煤炭为起始碳源，经过氧化刻蚀，剥离出前驱体中的石墨微晶，并实现其表面含氧基团官能化。该方法具有反应条件易于控制，容易大批量生产制备的特点。所得荧光碳点无须进一步分离既可以实现单分散且粒径可控，荧光性能也可实现调控，有望广泛应用在光电器件、生物成像、检测和传感等领域。
附图说明
图1-a至图1-f为不同碳源前驱体氧化后的产物透射电镜照片及其对应的粒径分布图；
图1-a为未炭化的原煤前驱体氧化后的产物的透射电镜照片图；
图1-b为图1-a所示产物对应的粒径分布图；
图1-c为原煤900℃炭化后得到的焦炭氧化后的产物的透射电镜照片图；
图1-d为图1-c所示产物的对应的粒径分布图；
图1-e为原煤1500℃炭化后得到的焦炭氧化后的产物的透射电镜照片图；
图1-f为图1-e所示产物对应的粒径。
图2-a至图2-c为不同碳源前驱体氧化后的产物吸收光谱和发射光谱图(激发波长：280nm)；
图2-a为未炭化的原煤氧化后的产物吸收光谱和发射光谱图(激发波长280nm)；
图2-b为原煤900℃炭化后得到的焦炭氧化后的产物吸收光谱和发射光谱图(激发波长280nm)；
图2-c为原煤1500℃炭化后得到的焦炭氧化后的产物吸收光谱和发射光谱图。
图3-a至图3-c为原煤900℃炭化的焦炭氧化刻蚀后得到的碳点，再经过NaBH4还原后的产物光学性质图：
图3-a为原煤900℃炭化的焦炭氧化刻蚀后得到的碳点，再经过NaBH4还原后的产物的吸收光谱图；
图3-b为原煤900℃炭化的焦炭氧化刻蚀后得到的碳点水溶胶于日光和紫外灯照射下的成像图；
图3-c为原煤900℃炭化的焦炭氧化刻蚀后得到的碳点，再经过NaBH4还原后的产物的不同激发波长条件下的发射光谱图。
具体实施方式
本发明为了实现碳点的粒径大小可控和荧光性能可调，主要通过选择对煤炭是否进行焦化(即选择碳源物质的类型)以及焦化的温度来控制所得碳点的粒径和或荧光性能。
本发明以煤炭为起始原料，提供制备粒径可控、荧光性能可调的碳点的方法。本发明的制备方法包括以下几个步骤：1)将煤炭碾碎成粉末状，置于惰性气氛中炭化处理；2)将热处理后的煤炭在浓硝酸溶液中加热搅拌回流；3)最后中和反应物至中性，并将悬浊液离心去除底部沉淀，再透析除去剩余盐离子，即得到荧光碳点水溶胶。继续真空干燥可以进一步得到固体产物。所制备的荧光碳点具有可控的尺寸大小以及可调变的荧光光谱。用还原剂处理后的煤基碳点，荧光性能进一步增强，有望应用在在光伏器件、生物成像和传感等领域。
在本发明的一种优选实施方式中，本发明提供如下一种一种化学氧化法制备荧光碳点的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)氧化刻蚀步骤：
将碳源物质加入氧化性溶液中，均匀分散碳源物质后，进行冷凝回流处理；
(2)透析除盐步骤：
在步骤(1)反应结束后，加入碱性试剂，中和至弱酸性，离心分离后取上层清液，对该上层清液(优选采用截留分子量为3000-4000Da的透析袋)进行透析除盐，得到煤基荧光碳点水溶胶；
和(3)干燥步骤：
将步骤(2)得到的物质进行真空干燥得到固体状态的荧光碳点；
其中，所述碳源物质为煤炭或将煤炭加热炭化处理后得到的焦炭物质，所述荧光碳点的粒径和或荧光性能通过选择碳源物质为煤炭还是焦炭物质以及炭化温度来控制调节。
其中，所述的氧化性溶液可以为浓硝酸。
本发明的制备方法，通过选择碳源物质为煤炭还是焦炭物质以及炭化温度来控制调节所得荧光碳点的粒径和荧光性能。比如，500℃处理后的前驱体得到的产物粒径为2.02±0.68nm；700℃条件下粒径为2.21±0.72nm；900℃条件下粒径为2.27±0.74nm；1100℃条件下粒径为2.53±0.73nm；1300℃条件下粒径为2.84±0.77nm；1500℃条件下粒径为3.10±0.80nm。而如果直接使用未炭化的煤粉为碳源，所得到的产物粒径最小，只有1.96±0.73nm。
另外，对步骤(2)所得的煤基荧光碳点水溶胶如果进一步进行还原后再干燥，那么可以进一步增强所得荧光碳点短波方向的发射峰强度。
在本发明更优选的一种具体实施方式中，本发明提供如下一种粒径可控和荧光性能可调节的荧光碳点的制备方法，具体包括以下步骤：
①先将煤炭破碎研磨，筛分至200目以下，在110℃烘箱中干燥过夜，再取适量煤粉在管式炉中惰性气氛保护下加热炭化2小时，得到焦炭；
②称取100mg的上述焦炭或者原煤，置于150ml的圆底烧瓶内，加入70ml的氧化性溶液，充分搅拌并超声1小时，使得碳源均匀分散在溶液中，再将反应烧瓶置于油浴锅内，在140℃条件下冷凝回流24小时；
③上述反应结束后，待反应体系冷却至室温，加入NaOH或Na2CO3试剂，直至体系pH值在5.4-7.0之间，将悬浮液在高速台式离心机中离心15分钟后(9000rpm)，取上层清液，装入再生纤维素透析袋中(截留分子量3500Da)，透析2-3天，直至电导率小于200μs/cm，即得到煤基荧光碳点的水溶胶；
其中，优选地，所述炭化温度为500-1500℃。本发明通过改变步骤①中的炭化温度，即可以得到不同粒径的荧光碳点，随着炭化温度的上升，产物粒径逐渐增大。
经过上述步骤，得到的荧光碳点的发射峰呈双峰结构，峰位分别位于约420nm和505nm。通过后续还原处理，可以进一步增强短波方向的发射峰强度，具体步骤如下：
④向碳点水溶胶中加入100mg的NaBH4试剂，室温下搅拌5小时，得到温和还原后的终产物，继续真空干燥处理，还可以得到固体状态的产物。
下面通过实施例对本发明进一步说明。
其中，实施例一至实施例六中所用到的各种测定仪器的型号、参数和厂家说明如下：
透射电子显微镜：厂家：Philips，型号：Tecnai G220。
荧光分光光度计：厂家：日立，型号：F-7000
紫外可见分光光度计：厂家：ThermoFisher，型号：Evolution220
离心机：厂家：湘仪离心机仪器有限公司，型号：TG16-WS
电导率仪：厂家：梅特勒-托利多，型号：SG7-B
粒径分析方法和装置：通过上面所述透射电子显微镜，采用Nano measurer1.2版本的电镜粒径分析软件来统计碳点的粒径分布。
实施例一
①先将无烟煤破碎研磨，筛分至200目(泰勒标准筛)以下，在110℃烘箱中干燥过夜，再取1kg煤粉在管式炉中氮气气氛保护下900℃条件下炭化2小时，得到焦炭；
②称取100mg的上述焦炭，置于150ml的圆底烧瓶内，加入70ml的6mol/L的浓硝酸溶液，充分搅拌并超声1小时，使得煤粉均匀分散在溶液中，再将反应烧瓶置于油浴锅内，在140℃条件下冷凝回流24小时；
③上述反应结束后，待反应体系冷却至室温，加入NaOH试剂，直至体系呈弱酸性(pH值为6.2)，将悬浮液在高速台式离心机中离心15分钟后(9000rpm)，取上层清液，装入再生纤维素透析袋中(3500Da)，透析3天，测试电导率为107μs/cm，即成功得到煤基荧光碳点的水溶胶，其粒径为2.27±0.74nm,即平均粒径为2.27nm(见图1-c和1-d)，将样品继续在60℃条件真空干燥，可得到固体产物。
另外，对该荧光碳点水溶胶用仪器型号为Evolution220的紫外分光仪测定的其吸收光谱和在激发波长280nm下的发射光谱如图2-b所示，由图2-b可以看出，其吸收峰在240nm左右，其发射光谱中的发射峰在500nm左右。
实施例二
①先将烟煤破碎研磨，筛分至200目以下，在110℃烘箱中干燥过夜；
②称取100mg的上述煤粉，置于150ml的圆底烧瓶内，加入70ml的6mol/L的浓硝酸溶液，充分搅拌并超声1小时，使得煤粉均匀分散在溶液中，再将反应烧瓶置于油浴锅内，在140℃条件下冷凝回流24小时；
③上述反应结束后，待反应体系冷却至室温，加入Na2CO3试剂，直至体系呈弱酸性(pH值为5.9)，将悬浮液在高速台式离心机中离心15分钟后(9000rpm)，取上层清液，装入再生纤维素透析袋中(3500Da)，透析3天，测试电导率为90μs/cm，即成功得到煤基荧光碳点的水溶胶，其粒径为1.96±0.73nm,即平均粒径为1.96nm(见图1-a和1-b)，将样品继续在60℃条件真空干燥，可得到固体产物。
另外，对该荧光碳点水溶胶用仪器型号为Evolution220的紫外分光仪测定的其吸收光谱和在激发波长280nm下的发射光谱如图2-a所示，由图2-a可以看出，其吸收峰在228nm左右，其发射光谱中的发射峰在425nm左右。
实施例三
①先将无烟煤破碎研磨，筛分至200目以下，在110℃烘箱中干燥过夜，再取适量煤粉在管式炉中氮气气氛保护下500℃条件下炭化3小时，得到焦炭；
②称取100mg的上述焦炭，置于150ml的圆底烧瓶内，加入70ml的5mol/L的浓硝酸溶液，充分搅拌并超声1.5小时，使得煤粉均匀分散在溶液中，再将反应烧瓶置于油浴锅内，在140℃条件下冷凝回流24小时；
③上述反应结束后，待反应体系冷却至室温，加入NaOH试剂，直至体系呈弱酸性(pH值为6.6)，将悬浮液在高速台式离心机中离心15分钟后(9000rpm)，取上层清液，装入再生纤维素透析袋中(3500Da)，透析3天，测试电导率为119μs/cm，即成功得到煤基荧光碳点的水溶胶，平均粒径为2.02nm，将样品继续在60℃条件真空干燥，可得到固体产物。
实施例四
①先将烟煤破碎研磨，筛分至200目以下，在110℃烘箱中干燥过夜，再取适量煤粉在管式炉中氮气气氛保护下1500℃条件下炭化2小时，得到焦炭；
②称取100mg的上述焦炭，置于150ml的圆底烧瓶内，加入70ml的6mol/L的浓硝酸溶液，充分搅拌并超声1小时，使得煤粉均匀分散在溶液中，再将反应烧瓶置于油浴锅内，在140℃条件下冷凝回流24小时；
③上述反应结束后，待反应体系冷却至室温，加入NaOH试剂，直至体系呈弱酸性(pH值为6.0)，将悬浮液在高速台式离心机中离心15分钟后(9000rpm)，取上层清液，装入再生纤维素透析袋中(3500Da)，透析2天，测试电导率为147μs/cm，即成功得到煤基荧光碳点的水溶胶，其粒径为3.10±0.80nm,即平均粒径为3.10nm(见图1-e和1-f)，将样品继续在60℃条件真空干燥，可得到固体产物。
另外，对该荧光碳点水溶胶用仪器型号为Evolution220的紫外分光仪测定的其吸收光谱和在激发波长280nm下的发射光谱如图2-c所示，由图2-c可以看出，其吸收峰在225nm左右，其发射光谱中的发射峰在510nm左右。
由图2-a至2-c的变化可以看出，采取焦炭做煤源与未焦化的原煤相比，所制得的碳点粒径增大，吸收峰的波长也增大，发射峰的波长减小；当采取炭化的焦炭作煤源物质时，随着所制备过程中炭化温度升高，碳点粒径逐渐增大，而吸收峰的波长逐渐减小，发射峰的波长逐渐增大，这说明是否对原煤进行炭化，以及炭化温度的高低可以控制影响所制备的碳点的粒径以及荧光性能。
实施例五
①先将无烟煤破碎研磨，筛分至200目以下，在110℃烘箱中干燥过夜，再取适量煤粉在管式炉中氩气气氛保护下900℃条件下炭化2小时，得到焦炭；
②称取100mg的上述焦炭，置于150ml的圆底烧瓶内，加入70ml的7mol/L的浓硝酸溶液，充分搅拌并超声45分钟，使得煤粉均匀分散在溶液中，再将反应烧瓶置于油浴锅内，在140℃条件下冷凝回流24小时；
③上述反应结束后，待反应体系冷却至室温，加入Na2CO3试剂，直至体系的pH值为5.4，将悬浮液在高速台式离心机中离心15分钟后(9000rpm)，取上层清液，装入再生纤维素透析袋中(3500Da)，透析2天，测试电导率为132μs/cm，即成功得到煤基荧光碳点的水溶胶，将样品继续在80℃条件真空干燥，可得到固体产物。
实施例六
①先将褐煤破碎研磨，筛分至200目以下，在110℃烘箱中干燥过夜，再取适量煤粉在管式炉中氮气气氛保护下900℃条件下炭化2小时，得到焦炭；
②称取100mg的上述焦炭，置于150ml的圆底烧瓶内，加入70ml的6mol/L的浓硝酸溶液，充分搅拌并超声1小时，使得煤粉均匀分散在溶液中，再将反应烧瓶置于油浴锅内，在140℃条件下冷凝回流24小时；
③上述反应结束后，待反应体系冷却至室温，加入Na2CO3试剂，直至体系的pH值为6.6，将悬浮液在高速台式离心机中离心15分钟后(9000rpm)，取上层清液，装入再生纤维素透析袋中(3500Da)，透析3天，测试电导率为98μs/cm，即成功得到煤基荧光碳点的水溶胶；
④向上述碳点水溶胶中加入100mg的NaBH4试剂，室温下搅拌5小时，得到温和还原后的终产物，产物的光学性质如图3-a至3-c所示，继续真空干燥处理，还可以得到固体状态的产物。
具体来说，图3-a至3-c是原煤900℃炭化的焦炭氧化刻蚀后得到的碳点，再经过NaBH4还原后的产物光学性质图。其中，图3-a是原煤900℃炭化的焦炭氧化刻蚀后得到的碳点，再经过NaBH4还原后的产物，用型号为Evolution220的紫外可见分光光度计测得的产物吸收光谱图，可以看出，其紫外吸收峰第一个吸收峰在230nm左右，第二个吸收峰在280nm左右；图3-b是所得到的碳点水溶胶于日光和紫外灯照射下的成像图，其中，左侧为日光照射下的黄绿色成像图，右侧为紫外灯照射下的蓝色成像图，显而易见，该碳点在紫外照射(波长为365nm)下可以发出很强的蓝光；图3-c为原煤900℃炭化的焦炭氧化刻蚀后得到的碳点，再经过NaBH4还原后的产物的不同激发波长条件下的发射光谱图，由图3-c可以看出，用不同波长激发光(420-500nm)激发碳点得到的发射光谱不同，最大发射峰在400nm左右，与图2-a至图2-c相比可以看出，经过用还原剂对所得到的碳点水溶胶进行还原后再干燥，所得碳点的发射峰波长进一步变短，其强度也更强。
Claims (29)
1.一种调控荧光碳点的粒径和/或荧光性能的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)氧化刻蚀步骤：
将碳源物质加入氧化性溶液中，均匀分散碳源物质后，进行冷凝回流处理，其中所述氧化性溶液为浓硝酸溶液；
(2)透析除盐步骤：
在步骤(1)反应结束后，加入碱性试剂，中和至弱酸性，离心分离后取上层清液，对该上层清液进行透析除盐，得到煤基荧光碳点水溶胶；
和(3)干燥步骤：
将步骤(2)得到的物质进行真空干燥得到固体状态的荧光碳点；
其中，所述碳源物质为煤炭或将煤炭加热炭化处理后得到的焦炭物质，所述荧光碳点的粒径和/或荧光性能通过选择碳源物质为煤炭还是焦炭物质以及炭化温度来控制调节，其中所述炭化温度为500-1500℃，通过升高炭化温度，使荧光碳点的粒径增大，而且，以未炭化的煤炭为碳源，所得的荧光碳点的粒径小于以所述焦炭物质为碳源制备得到的荧光碳点的粒径。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述煤炭物质为筛分至200目以下的颗粒，所述透析是采用截留分子量为3000-4000Da的透析袋进行透析。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，该方法在(3)干燥步骤之前、(2)透析除盐步骤之后还包括还原步骤：
向步骤(2)得到的荧光碳点水溶胶中加入中等强度还原剂进行还原后再进行干燥。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述炭化处理时间为1.5-3小时，所述干燥温度为45-80℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在(2)透析除盐步骤中，所述弱酸性是指pH值为5.4-6.6。
6.根据权利要求2所述的方法，其中，在(2)透析除盐步骤中，所述弱酸性是指pH值为5.4-6.6。
7.根据权利要求3所述的方法，其中，在(2)透析除盐步骤中，所述弱酸性是指pH值为5.4-6.6。
8.根据权利要求4所述的方法，其中，在(2)透析除盐步骤中，所述弱酸性是指pH值为5.4-6.6。
9.根据权利要求3所述的方法，其中，所述中等强度还原剂为硼氢化钠试剂。
10.根据权利要求4-8任一项所述的方法，其中，所述中等强度还原剂为硼氢化钠试剂。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述的煤炭是褐煤、烟煤或者无烟煤。
12.根据权利要求3所述的方法，其中，所述的煤炭是褐煤、烟煤或者无烟煤。
13.根据权利要求4-9任一项所述的方法，其中，所述的煤炭是褐煤、烟煤或者无烟煤。
14.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述炭化处理是在惰性气氛中进行，所述的惰性气氛为氮气或氩气。
15.根据权利要求3所述的方法，其中，所述炭化处理是在惰性气氛中进行，所述的惰性气氛为氮气或氩气。
16.根据权利要求4-9任一项所述的方法，其中，所述炭化处理是在惰性气氛中进行，所述的惰性气氛为氮气或氩气。
17.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述碱性试剂是氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或者碳酸氢钾。
18.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述(1)氧化刻蚀步骤中，所述浓硝酸溶液浓度为5-7mol/L。
19.根据权利要求3所述的方法，其中，所述(1)氧化刻蚀步骤中，所述浓硝酸溶液浓度为5-7mol/L。
20.根据权利要求4-9任一项所述的方法，其中，所述(1)氧化刻蚀步骤中，所述浓硝酸溶液浓度为5-7mol/L。
21.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述(1)氧化刻蚀步骤中，每100mg碳源物质，所述浓硝酸溶液按照0.40-0.60摩尔HNO3的用量来投加。
22.根据权利要求3所述的方法，其中，所述(1)氧化刻蚀步骤中，每100mg碳源物质，所述浓硝酸溶液按照0.40-0.60摩尔HNO3的用量来投加。
23.根据权利要求4-9任一项所述的方法，其中，所述(1)氧化刻蚀步骤中，每100mg碳源物质，所述浓硝酸溶液按照0.40-0.60摩尔HNO3的用量来投加。
24.根据权利要求11所述的方法，其中，所述(1)氧化刻蚀步骤中，每100mg碳源物质，所述浓硝酸溶液按照0.40-0.60摩尔HNO3的用量来投加。
25.根据权利要求14所述的方法，其中，所述(1)氧化刻蚀步骤中，每100mg碳源物质，所述浓硝酸溶液按照0.40-0.60摩尔HNO3的用量来投加。
26.根据权利要求17所述的方法，其中，所述(1)氧化刻蚀步骤中，每100mg碳源物质，所述浓硝酸溶液按照0.40-0.60摩尔HNO3的用量来投加。
27.根据权利要求18所述的方法，其中，所述(1)氧化刻蚀步骤中，每100mg碳源物质，所述浓硝酸溶液按照0.40-0.60摩尔HNO3的用量来投加。
28.一种粒径可控的荧光碳点，其特征在于，通过权利要求1-27任一项所述的方法制备得到，其中粒径通过选择碳源物质的类型以及炭化温度来控制。
29.权利要求28所述的荧光碳点在光电器件、生物成像、检测器件和传感器件方面的应用。
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