《Fuel》：Excitation-independent orange-red N, S-codoped carbon dots derived from raw liquid products of coal biodegradation
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研究人员通过微生物降解及脱硫工艺，将高硫煤中的硫富集于降解液中，该液体组分复杂且分离难度大，限制了其高值化利用。为避免分离瓶颈，研究人员直接使用未经纯化、来源于高硫煤生物降解过程的原液产物作为碳源、氮源和硫源，采用一锅溶剂热法合成氮硫共掺杂碳点（N,S-CDs
研究人员通过微生物降解及脱硫工艺，将高硫煤中的硫富集于降解液中，该液体组分复杂且分离难度大，限制了其高值化利用。为避免分离瓶颈，研究人员直接使用未经纯化、来源于高硫煤生物降解过程的原液产物作为碳源、氮源和硫源，采用一锅溶剂热法合成氮硫共掺杂碳点（N,S-CDs）。针对原液氮含量不足的问题，引入邻苯二胺与L-色氨酸作为额外氮掺杂剂，协同促进荧光红移至红/近红外区。所得N,S-CDs平均粒径约4 nm，表面富含氨基、羟基、羧基和羰基等功能基团，X射线光电子能谱（XPS）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和透射电子显微镜（TEM）表征证实氮、硫成功掺入碳骨架。在565 nm激发下，N,S-CDs发射峰位于648 nm的橙红光，量子产率为4.13%（参照物为乙醇中罗丹明B）。该材料表现出激发无关发光特性，并具有优异的pH稳定性、金属离子耐受性、光稳定性及温度响应性。其荧光强度在20~80 ℃范围内随温度升高线性下降，可用于可靠的温度传感；同时可在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中检测低至0.172%的水含量，空白测定标准偏差小于0.1%（n=10）。此外，N,S-CDs无需额外钝化处理即可作为高效荧光墨水用于图案书写。该单锅溶剂热策略为微生物脱硫废液资源化利用提供了可行途径。
本研究发表于《Fuel》，针对高硫煤生物降解液（LPBC）成分复杂、分离困难且难以高值化利用的问题，研究人员提出了一种无需纯化的直接资源化策略，通过一锅溶剂热法将LPBC转化为功能化氮硫共掺杂碳点（N,S-CDs）。当前煤基硫掺杂碳点普遍存在发射波长偏蓝绿、激发依赖性强的问题，且长波长橙红发射难以实现。为此，研究人员结合LPBC的天然硫源与邻苯二胺、L-色氨酸补充氮源，实现了共轭π体系延伸与荧光红移，并获得了激发无关的光学特性。该工作突破了LPBC分离瓶颈，同时为清洁煤化工副产品的高值化利用提供了理论与技术支撑。
关键技术方法方面，研究人员采用未纯化LPBC作为原料，辅以有机氮前驱体，在DMF溶剂中进行溶剂热反应制备N,S-CDs。通过TEM、XPS、FTIR等手段表征材料形貌与元素组成，利用紫外-可见吸收光谱与荧光光谱分析光学性能，并在不同温度、pH、金属离子环境中测试其稳定性与传感性能。
结果与讨论部分如下：
表征结果
TEM显示N,S-CDs平均粒径约4 nm，呈均匀分散状态；XPS与FTIR证实氮、硫已成功掺入碳骨架，表面富含多种极性官能团，有助于其在极性溶剂中的稳定分散。
光学性能
在565 nm激发下，N,S-CDs发射648 nm橙红光，量子产率达4.13%。材料表现出激发波长无关的发光特征，避免了激发依赖导致的定量检测复杂性。
稳定性与应用性能
N,S-CDs在宽pH范围、多种金属离子存在条件下荧光保持稳定，且具有优良的光稳定性。温度传感实验表明，其荧光强度在20~80 ℃区间与温度呈线性关系，适用于高精度温度监测。水分检测实验显示，其在DMF中可检测低至0.172%的水含量，且空白测量偏差小于0.1%。此外，N,S-CDs可直接用作荧光墨水，在无额外封装或钝化的情况下实现清晰图案书写。
结论
本研究成功实现了由高硫煤生物降解液直接制备激发无关型橙红色氮硫共掺杂碳点，解决了LPBC分离难题，并赋予材料温度传感、微量水检测和荧光书写等多功能应用潜力。该方法不仅降低了碳点合成成本，也为煤化工副产物的绿色高值化利用提供了新思路，具有重要的环境与经济效益。
