CN114275761B - 一种产单线态氧的碳材料及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种产单线态氧的碳材料及其制备方法和用途，所述制备方法包括以下步骤：(1)混合淀粉类物质和含钾化合物，然后干燥，得到前驱体；(2)将步骤(1)得到的所述前驱体进行煅烧，得到所述产单线态氧的碳材料。所述产单线态氧的碳材料由所述制备方法得到，可以用于含有机物的水处理领域。本发明提供的产单线态氧的碳材料的制备方法操作简单，所用原料无毒无害，成本低廉，可以工业化推广。本发明提供的产单线态氧的碳材料在无光照、无氧化剂添加的条件下可以产生单线态氧，具有较好的氧化效果。
Description
技术领域
本发明涉及氧化处理领域，具体涉及一种产单线态氧的碳材料及其制备方法和用途。
背景技术
单线态氧(1O2)是一种处于激发态的分子氧，与超氧自由基(O2 -)、羟基自由基(·OH)和硫酸根自由基(SO4 -·)等活性氧物种类似，化学性质活泼、不稳定，在自然界中广泛存在。单线态氧具有氧化能力强、反应活性高、氧化后不产生有毒有害副产物等优点，是一种环境友好型活性氧物种，被广泛应用于环保领域。
目前，单线态氧的制备方法主要有光敏法和化学法，光敏法主要是通过光照激发光敏剂，激发态的光敏剂与基态氧作用生成单线态氧。但是该方法所使用的光敏剂通常为有毒有害的物质，并且不能定向、高效地生产单线态氧，光敏剂作用后难以从产物中分离，容易产生二次污染。化学法通常是将氧化剂和氯气的水溶液或次氯酸的水溶液混合，产生单线态氧，但是需要额外加入氧化剂，提高了单线态氧在氧化处理领域的应用成本。
CN108083416A公开了一种羰基化碳材料活化过硫酸盐定向产生单线态氧的方法，该方法将羰基化碳材料加入到待处理的污水中搅拌，然后加入过硫酸盐的水溶液，得到混合液，持续搅拌混合液，即可产生单线态氧。该方法需要加入过硫酸盐等氧化剂才能产生单线态氧，处理成本较高，不利于在工业上大规模推广。
CN113105445A公开了一种具有聚集诱导发光性能的单线态氧型光敏剂材料及其制备方法与应用，该方法以吩噻嗪和碘苯衍生物为原料，通过偶联反应得到10-苯基吩噻嗪，与5-甲酰-2-噻吩硼酸进行偶联反应得到含醛基化合物，进而与1,3-茚二酮发生缩合，得到单线态氧型光敏剂材料。该单线态氧型光敏剂材料制备工艺复杂，产生单线态氧后难以从产物中分离，制备成本比较高。
因此，提供一种可在无光照、无氧化剂添加下即可产生单线态氧的碳材料，并且成本低廉，环境友好，具有重要的现实意义。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的在于提供一种产单线态氧的碳材料及其制备方法和用途，与现有技术相比，本发明提供的产单线态氧的碳材料的制备方法操作简单，所用原料无毒无害，成本低廉，本发明提供的产单线态氧的碳材料在无光照、无氧化剂添加的条件下产生单线态氧，可以广泛应用于含有机物的水处理领域，具有广阔的应用前景。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种产单线态氧的碳材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)混合淀粉类物质和含钾化合物，然后干燥，得到前驱体；
(2)将步骤(1)得到的所述前驱体进行煅烧，得到所述产单线态氧的碳材料。
本发明中，直接将淀粉类物质和含钾化合物混合，含钾化合物有助于淀粉产生孔和空缺，进而通过干燥、煅烧等步骤，可以制备得到富含空缺的多孔碳材料，所述碳材料具有特殊的立体空缺，立体空缺中的碳原子具有很强活性，能够通过化学吸附氧分子，产生单线态氧。相比于将淀粉进行预处理或者碳化后再与含钾化合物混合而言，本发明直接采用淀粉类物质和含钾化合物相互作用，再通过煅烧、干燥等步骤，所得碳材料在不添加光敏剂和氧化剂，并且无光照的条件下，即可产生单线态氧，并且具有较强的氧化效果。
优选地，步骤(1)所述淀粉类物质包括淀粉和/或淀粉衍生物，优选为淀粉衍生物。
优选地，所述淀粉包括玉米淀粉、马铃薯淀粉或豆类淀粉中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括玉米淀粉和马铃薯淀粉的组合，玉米淀粉和豆类淀粉的组合或马铃薯淀粉和豆类淀粉的组合。
优选地，所述淀粉衍生物包括可溶性淀粉。
优选地，步骤(1)所述含钾化合物包括氢氧化钾、氯化钾或碳酸氢钾中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括氢氧化钾和氯化钾的组合，氢氧化钾和碳酸氢钾的组合或氯化钾和碳酸氢钾的组合，优选为氢氧化钾。
本发明中，所述含钾化合物优选为氢氧化钾，是因为氢氧化钾可以糊化淀粉，更有利于孔和空缺的产生，可以使碳材料产生更多的单线态氧，氧化效果更好。
优选地，所述含钾化合物与淀粉类物质的质量比为1:(2-20)，例如可以是1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、1:10、1:11、1:12、1:13、1:14、1:15、1:16、1:17、1:18、1:19或1:20，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为1:(2-6)。
本发明优选控制所述含钾化合物与淀粉类物质的质量比在特定范围，可以使碳材料产生更多的孔和空缺，产生更多的单线态氧，氧化效果更好，同时防止使碳材料碎片化。
优选地，步骤(1)所述混合后加入溶剂，依次进行超声和搅拌。
优选地，所述溶剂包括水，例如可以是去离子水、蒸馏水或自来水中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括去离子水和蒸馏水的组合，蒸馏水和自来水的组合或去离子水和自来水的组合。
优选地，所述溶剂的质量为淀粉类物质和含钾化合物的质量之和的10-100倍，例如可以是10倍、20倍、30倍、40倍、50倍、60倍、70倍、80倍、90倍或100倍，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述超声的功率为1000-1400W，例如可以是1000W、1050W、1100W、1150W、1200W、1250W、1300W、1350W或1400W，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述超声的时间为0.5-2h，例如可以是0.5h、0.6h、0.8h、1h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h或2h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述搅拌的转速为300-1000rpm，例如可以是300rpm、400rpm、500rpm、600rpm、700rpm、800rpm、900rpm或1000rpm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述搅拌的温度为20-40℃，例如可以是20℃、22℃、24℃、26℃、28℃、30℃、32℃、34℃、36℃、38℃或40℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述搅拌的时间为1-3h，例如可以是1h、1.2h、1.4h、1.6h、1.8h、2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h或3h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述干燥的温度为100-150℃，例如可以是100℃、110℃、120℃、130℃、140℃或150℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
本发明优选控制干燥的温度在特定范围，可以促进淀粉糊化作用，使碳材料能产生更多的单线态氧，氧化效果更好。
优选地，所述干燥的时间为24-48h，例如可以是24h、26h、28h、30h、32h、34h、36h、38h、40h、42h、44h、46h或48h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述煅烧在保护气氛下进行。
优选地，所述保护气氛包括氮气、二氧化碳或惰性气体中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括氮气和二氧化碳的组合，二氧化碳和惰性气体的组合或氮气和惰性气体的组合。
优选地，所述惰性气体包括氩气。
优选地，所述煅烧的升温速率为5-15℃/min，例如可以是5℃/min、6℃/min、7℃/min、8℃/min、9℃/min、10℃/min、11℃/min、12℃/min、13℃/min、14℃/min或15℃/min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述煅烧的温度为700-900℃，例如可以是700℃、710℃、720℃、730℃、740℃、750℃、760℃、770℃、780℃、790℃、800℃、810℃、820℃、830℃、840℃、850℃、860℃、870℃、880℃、890℃或900℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为750-850℃。
优选地，所述煅烧中保温的时间为1-5h，例如可以是1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h或5h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
作为本发明第一方面的优选技术方案，所述制备方法包括以下步骤：
(1)混合淀粉类物质和含钾化合物，所述淀粉类物质包括淀粉和/或淀粉衍生物，所述淀粉衍生物包括可溶性淀粉，所述含钾化合物包括氢氧化钾、氯化钾或碳酸氢钾中的任意一种或至少两种的组合，所述含钾化合物与淀粉类物质的质量比为1:(2-20)，然后加入溶剂，所述溶剂的质量为淀粉类物质和含钾化合物的质量之和的10-100倍，在1000-1400W下超声0.5-2h，在300-1000rpm下搅拌1-3h，然后在100-150℃下干燥24-48h，得到前驱体；
(2)将步骤(1)得到的所述前驱体在保护气氛下，以5-15℃/min的速率升温，在700-900℃下保温煅烧1-5h，得到所述产单线态氧的碳材料。
第二方面，本发明提供了一种产单线态氧的碳材料，所述碳材料采用本发明第一方面所述的产单线态氧的碳材料的制备方法得到。
本发明提供的产单线态氧的碳材料具有丰富的孔洞和特殊的立体空缺，立体空缺含有的碳原子具有很强活性，能够通过化学吸附氧分子，在不添加光敏剂和氧化剂，并且无光照的条件下，即可产生单线态氧。
优选地，所述碳材料的孔隙率为250-300cm3/g，例如可以是250cm3/g、260cm3/g、270cm3/g、280cm3/g、290cm3/g或300cm3/g，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
优选地，所述碳材料的比表面积为1000-1300m2/g，例如可以是1000m2/g、1050m2/g、1100m2/g、1150m2/g、1200m2/g、1250m2/g或1300m2/g，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
第三方面，本发明提供了一种本发明第二方面所述产单线态氧的碳材料的用途，所述碳材料用于含有机物的水处理领域。
本发明所述用途利用了碳材料产生的单线态氧，单线态氧具有较强的氧化活性，可以分解水中的有机物；相较于CN111974404A等现有技术中处理环丙沙星的方法而言，具有更优的去除率，具有广阔的应用前景和较高的应用价值。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的产单线态氧的碳材料的制备方法操作简单，所用原料无毒无害，成本低廉，可以工业化推广。
(2)本发明提供的产单线态氧的碳材料在无光照、无氧化剂添加的条件下可以产生单线态氧，将所述碳材料用于分解水体中环丙沙星实验，在较优条件下，环丙沙星的分解率可以达到90％以上，具有较好的氧化效果。
(3)本发明提供的产单线态氧的碳材料可以用于含有机物的水处理领域，具有广阔的应用前景和较高的应用价值。
附图说明
图1是实施例1中所述产单线态氧的碳材料的SEM图；
图2是实施例1中所述产单线态氧的碳材料的EPR检测结果图；
图3是实施例2中所述产单线态氧的碳材料的EPR检测结果图；
图4是实施例3中所述产单线态氧的碳材料的EPR检测结果图；
图5是实施例1-3中所述产单线态氧的碳材料分解环丙沙星实验的浓度比结果图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种产单线态氧的碳材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)混合6.4g可溶性淀粉(CAS：9005-84-9，西陇科学，AR)和2.6g氢氧化钾，然后加入90mL蒸馏水，在1200W下超声0.5h，在25℃下，500rpm搅拌1h，然后在105℃下干燥24h，得到前驱体；
(2)将步骤(1)得到的所述前驱体在氩气下，以5℃/min的速率升温，在800℃下保温煅烧2h，得到所述产单线态氧的碳材料。
本实施例还提供了一种采用上述制备方法得到的产单线态氧的碳材料，所述碳材料的SEM图如图1所示，所述碳材料的表面和内部含有丰富的孔洞，所述碳材料的孔隙率为264cm3/g，平均孔径为2.94nm，比表面积为1148.5m2/g。
将所述碳材料置于水体系中，在黑暗条件下，以2,2,6,6,6-四甲基-4-哌啶醇(TMP)为捕获剂，利用单线态氧与TMP反应生成TMPN自由基，采用电子顺磁共振波谱仪(EPR)对TMPN进行检测，检测结果如图2所示。图2中显示从左至右依次产生3个1:1:1的等高峰，由于溶剂受阻，右起第一峰的高度略低于其它两个峰，说明碳材料在无光照、无氧化剂添加的水体系中产生了单线态氧。
实施例2
本实施例提供了一种产单线态氧的碳材料的制备方法，与实施例1相比的区别仅在于煅烧的温度为900℃。
本实施例还提供了一种采用上述制备方法得到的产单线态氧的碳材料，将所述碳材料置于水体系中，在黑暗条件下，以TMP捕获，采用EPR进行检测，检测结果如图3所示。图3中显示从左至右依次产生3个1:1:1的等高峰，由于溶剂受阻，右起第一峰的高度略低于其它两个峰，说明碳材料在无光照、无氧化剂添加的水体系中产生了单线态氧。
实施例3
本实施例提供了一种产单线态氧的碳材料的制备方法，与实施例1相比的区别仅在于煅烧的温度为700℃。
本实施例还提供了一种采用上述制备方法得到的产单线态氧的碳材料，将所述碳材料置于水体系中，在黑暗条件下，以TMP捕获，采用EPR进行检测，检测结果如图4所示。图4中显示从左至右依次产生3个1:1:1的等高峰，由于溶剂受阻，右起第一峰的高度略低于其它两个峰，说明碳材料在无光照、无氧化剂添加的水体系中产生了单线态氧。
实施例4
本实施例提供一种产单线态氧的碳材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)混合52g可溶性淀粉(CAS：9005-84-9，西陇科学，AR)和2.6g氢氧化钾，然后加入5500mL蒸馏水，1000W下超声2h，在25℃下，1000rpm搅拌2h，然后在150℃下干燥48h，得到前驱体；
(2)将步骤(1)得到的所述前驱体在氩气下，以10℃/min的速率升温，在750℃下保温煅烧1h，得到所述产单线态氧的碳材料。
实施例5
本实施例提供一种产单线态氧的碳材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)混合15.6g可溶性淀粉(CAS：9005-84-9，西陇科学，AR)和2.6g氢氧化钾，然后加入900mL蒸馏水，在1400W下超声1h，在25℃下，300rpm搅拌3h，然后在120℃下干燥30h，得到前驱体；
(2)将步骤(1)得到的所述前驱体在氩气下，以15℃/min的速率升温，在850℃下保温煅烧5h，得到所述产单线态氧的碳材料。
实施例6
本实施例提供一种产单线态氧的碳材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)混合6.4g可溶性淀粉(CAS：9005-84-9，西陇科学，AR)和2.6g氯化钾，然后加入90mL蒸馏水，在1200W下超声0.5h，在25℃下，500rpm搅拌1h，然后在105℃下干燥24h，得到前驱体；
(2)将步骤(1)得到的所述前驱体在氩气下，以5℃/min的速率升温，在800℃下保温煅烧2h，得到所述产单线态氧的碳材料。
实施例7
本实施例提供了一种产单线态氧的碳材料的制备方法，与实施例1相比的区别仅在于干燥的温度为90℃。
实施例8
本实施例提供了一种产单线态氧的碳材料的制备方法，与实施例1相比的区别仅在于添加65g可溶性淀粉，氢氧化钾与可溶性淀粉的质量比为1:25。
实施例9
本实施例提供了一种产单线态氧的碳材料的制备方法，与实施例1相比的区别仅在于可溶性淀粉替换为玉米淀粉。
对比例1
本对比例提供了一种碳材料的制备方法，与实施例1相比的区别仅在于将可溶性淀粉在300℃下煅烧3h，得到预碳化材料，然后利用预碳化材料与氢氧化钾混合，进行步骤(1)和步骤(2)的操作。
对比例2
本对比例提供了一种碳材料的制备方法，与实施例1相比的区别仅在于步骤(1)中超声后，将可溶性淀粉和氢氧化钾在95℃下恒温水浴搅拌2h至透明，然后放入不锈钢高压反应釜中，在300℃的烘箱水热碳化6h，经抽滤得到的产物，用蒸馏水和乙醇反复洗涤，得到碳材料。
对比例3
本对比例提供了一种碳材料的制备方法，与实施例1相比的区别仅在于步骤(1)中不进行干燥，将500rpm搅拌1h后得到的体系倒入不锈钢高压反应釜中，在300℃的烘箱水热碳化2h，经抽滤得到的产物，用蒸馏水和乙醇反复洗涤，得到碳材料。
对比例4
本对比例提供了一种碳材料的制备方法，所述制备方法采用“曾宪阳,李沅,陈宪,等.淀粉基多孔炭材料制备及其亚甲基蓝吸附性能[J].大连工业大学学报,2020,39(6):434-438.”中1.2.1记载的炭微球的制备方法。
称取可溶性淀粉4g溶于浓度为10moL/L的40mL氢氧化钾溶液中，玻璃棒搅拌并超声分散2min；95℃恒温水浴磁力搅拌约2h至透明，随后将透明液转移至100mL聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中。反应釜放入烘箱中190℃水热碳化6h，得到碳材料。
本发明所述产单线态氧的碳材料不仅可以用于分解抗生素环丙沙星，还可以用于处理水体中的其它有机物，下述实验仅仅是为了证明所述碳材料的氧化效果。
将实施例1-9和对比例1-4中所得碳材料进行降解水体中抗生素环丙沙星的实验，实验结果如表1所示。分别取50mg碳材料置于100mL浓度为10mg/L的环丙沙星溶液中，在无光照，室温(25±1℃)下，300r/min搅拌反应，分别在5min、10min、20min、30min和60min取样，使用液相色谱仪测定反应溶液中的环丙沙星浓度，进而计算环丙沙星的浓度比(C/C0)，浓度比＝测定时间下溶液中环丙沙星的浓度/环丙沙星的初始浓度×100％。当溶液中环丙沙星的浓度不再变化时，计算环丙沙星的分解率，分解率＝1-浓度比。
以实施例1-3为例，反应溶液中环丙沙星的浓度比如图5所示。从图5可以看出，实施例1制备的碳材料通过高效产单线氧，可以在5min内降解去除66％以上的环丙沙星，在60min内降解去除97.8％的环丙沙星，实施例2中的碳材料在60min内可以去除27％左右的环丙沙星，实施例3中的碳材料在60min内可以去除3％左右的环丙沙星，由此表明，本发明优选控制煅烧的温度在特定范围，所得碳材料中可以产生更多的单线态氧，具有更好的氧化效果。
表1
表1中“-”表示没有产生单线态氧，不能分解环丙沙星。
从表1可以看出以下几点：
(1)从实施例1-9的数据可以看出，实施例1-9提供的碳材料均可以在无光照，无氧化剂添加下产生单线态氧，并且在分解水体中环丙沙星实验中，对环丙沙星分解能够起到一定的氧化效果，在较优条件下，对水体中环丙沙星的分解率可以达到90％以上。
(2)综合实施例1和实施例2-3的数据可以看出，实施例1中煅烧的温度为800℃，相较于实施例2和实施例3中煅烧的温度分别为900℃和700℃而言，实施例1中环丙沙星的分解率为97.8％，而实施例2中环丙沙星的分解率仅为27.3％，实施例3中环丙沙星的分解率仅为3.3％，由此表明，本发明优选控制煅烧的温度在特定范围(750-850℃)，可行形成更多的孔和空缺，防止碳材料碎片化，使碳材料产生更多地单线态氧，氧化效果更好。
(3)综合实施例1和实施例7的数据可以看出，实施例1中干燥的温度为105℃，实施例7中干燥的温度为90℃，实施例1中环丙沙星的分解率为97.8％，而实施例7中环丙沙星的分解率仅为91.0％，由此表明，本发明优选控制干燥的温度在特定范围(100-150℃)，可以使碳材料产生更多地单线态氧，氧化效果更好。
(4)综合实施例1和实施例8的数据可以看出，实施例1中氢氧化钾与可溶性淀粉的质量比为1:2.5，实施例8中氢氧化钾与可溶性淀粉的质量比为1:25，实施例1中环丙沙星的分解率为97.8％，而实施例8中环丙沙星的分解率仅为92.2％，由此表明，本发明优选控制含钾化合物与淀粉类物质的质量比在特定范围(1:(2-20))，可以使碳材料产生更多地单线态氧，氧化效果更好。
(5)综合实施例1和实施例9的数据可以看出，实施例9与实施例1相比的区别仅在于可溶性淀粉替换为玉米淀粉，实施例1中环丙沙星的分解率为97.8％，而实施例9中环丙沙星的分解率仅为90.4％，由此表明，本发明优选采用可溶性淀粉制备碳材料，可以使碳材料产生更多地单线态氧，氧化效果更好。
(6)综合实施例1和对比例1的数据可以看出，与实施例1相比的区别仅在于将可溶性淀粉在300℃下煅烧3h，得到预碳化材料，然后利用预碳化材料与氢氧化钾混合，进行步骤(1)和步骤(2)的操作，实施例1中环丙沙星的分解率为97.8％，而对比例1中不能产生单线态氧，由此表明，本发明通过直接将淀粉类物质和含钾化合物混合，可以制得产单线态氧的碳材料，并且具有优异的氧化分解效果。
(7)综合实施例1和对比例2-4的数据可以看出，对比例2与实施例1的区别在于将可溶性淀粉和氢氧化钾水浴搅拌，然后水热碳化；对比例3与实施例1的区别在于不进行干燥，将搅拌后的体系进行水热碳化；对比例4为文献中碳材料的制备方法，实施例1中得到的碳材料可以产生单线态氧，但是对比例2-4中均不能产生单线态氧，由此表明，本发明通过直接将淀粉类物质和含钾化合物混合，并依次进行干燥、煅烧等步骤，可以制得产单线态氧的碳材料，并且具有优异的氧化分解效果。
综上所述，本发明提供的产单线态氧的碳材料的制备方法操作简单，所得碳材料在无光照、无氧化剂添加的条件下可以产生单线态氧，在较优条件下，环丙沙星的分解率可以达到90％以上，具有较好的氧化效果。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (21)
1.一种产单线态氧的碳材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)混合淀粉类物质和含钾化合物，然后干燥，得到前驱体；
所述含钾化合物为氢氧化钾；
所述混合后加入溶剂，依次进行超声和搅拌；
所述干燥的温度为100-150℃；
(2)将步骤(1)得到的所述前驱体进行煅烧，得到所述产单线态氧的碳材料；
所述煅烧的温度为750-850℃。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述淀粉类物质包括淀粉和/或淀粉衍生物。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述淀粉包括玉米淀粉、马铃薯淀粉或豆类淀粉中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述淀粉衍生物包括可溶性淀粉。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述含钾化合物与淀粉类物质的质量比为1:(2-20)。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述含钾化合物与淀粉类物质的质量比为1:(2-6)。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述溶剂包括水。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂的质量为淀粉类物质和含钾化合物的质量之和的10-100倍。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述超声的功率为1000-1400W。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超声的时间为0.5-2h。
11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的转速为300-1000rpm。
12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌的时间为1-3h。
13.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述干燥的时间为24-48h。
14.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述煅烧在保护气氛下进行。
15.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，所述保护气氛包括氮气、二氧化碳或惰性气体中的任意一种或至少两种的组合。
16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气体包括氩气。
17.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的升温速率为5-15℃/min。
18.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧中保温的时间为1-5h。
19.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)混合淀粉类物质和含钾化合物，所述淀粉类物质包括淀粉和/或淀粉衍生物，所述淀粉衍生物包括可溶性淀粉，所述含钾化合物包括氢氧化钾、氯化钾或碳酸氢钾中的任意一种或至少两种的组合，所述含钾化合物与淀粉类物质的质量比为1:(2-20)，然后加入溶剂，所述溶剂的质量为淀粉类物质和含钾化合物的质量之和的10-100倍，在1000-1400W下超声0.5-2h，在300-1000rpm下搅拌1-3h，然后在100-150℃下干燥24-48h，得到前驱体；
(2)将步骤(1)得到的所述前驱体在保护气氛下，以5-15℃/min的速率升温，在700-900℃下保温煅烧1-5h，得到所述产单线态氧的碳材料。
20.一种产单线态氧的碳材料，其特征在于，所述碳材料采用权利要求1-19任一项所述的产单线态氧的碳材料的制备方法得到。
21.一种如权利要求20所述产单线态氧的碳材料的用途，其特征在于，所述碳材料用于含有机物的水处理领域。
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