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能源與環(huán)境是影響人類社會發(fā)展的關鍵因素。隨著“雙碳”戰(zhàn)略目標的提出，作為能源結構主體的煤炭要實現從燃料向原料轉化已成為必然，然而如何使其實現高附加值精細化轉化利用是當下面臨的重大課題。盡管許多研究證明從煤炭及其制品直接轉化成高附加值碳納米材料(如石墨烯、碳納米管、洋蔥碳、碳點)是一條可選擇途徑，但是卻缺少低碳、規(guī)模化可持續(xù)性的轉化技術。煤在形成及后續(xù)加工過程中會導致從幾個六元環(huán)到幾十納米不等的晶體碳產生，而從有機碳中剝離出這些微晶碳就可轉化為碳點。碳點在能源轉化、生化檢測、納米醫(yī)藥、健康照明、信息防偽等領域有廣泛應用潛景，而目前市場碳點銷售價格可媲美黃金，從經濟角度上遠高于煤及其制品價值，是一類典型的高附加值產品。從有機碳中剝離微晶碳其關鍵是要斷開它們之間存在的化學鍵，使微晶碳游離到溶液中而形成碳點。雖然有很多方法(如電化學氧化刻蝕、沸騰的強酸氧化、激光燒蝕)都可以實現這一目標，但存在耗能、低效、高污染排放、后處理分離或性能調控困難等一系列問題。此外，碳點的性能受碳源、制備方法和它所具有的尺寸、結構、官能團等多種因素影響，所以識別并確定煤基碳點的功能基因并發(fā)展出其規(guī)�；�利用途徑才能切實打通煤基新材料產業(yè)化壁壘。為此，亟需解決兩方面的關鍵科學問題：一是找到能低碳、高選擇性切斷連接有機碳與微晶碳間化學鍵的方法，提供規(guī)�；�制備碳點的技術；二是繪制煤基碳點的功能基因并能利用其創(chuàng)建宏量化應用途徑，搭建產業(yè)鏈形成的橋梁。我們牢記“國之大者”，針對上述關鍵科學問題開展深入研究，從而發(fā)現了自選擇性化學氧化劑的調制策略并證明了其適合規(guī)模化轉化煤及煤瀝青成為高值碳點。然后利用所得煤基碳點自組裝特性、表面反應活性，創(chuàng)建了其高效轉化太陽能的新材料與新技術，從而極大地推動了煤炭產業(yè)向高附加值碳基新材料產業(yè)轉型。