甘蔗渣的春天：从垃圾变成碳量子点

材料牛注：甘蔗在制糖后会产生大量的废渣，这种废渣难以利用而且污染环境。但近期，印度研究者发现它可用来制备高荧光碳量子点，迎来了甘蔗渣的春天。

图示甘蔗渣转变成碳量子点的流程：1、切碎，2、干燥，3、燃烧成灰，4、配成有机溶液，5、提取，6、声波降解，7、离心获得碳量子点。

从英国到墨西哥，许多国家正在考虑通过征收糖税来减少糖的消费以及控制住“全球肥胖症”。2014年，大约6亿人，差不多是美国人口的两倍，属于肥胖人群。今年早些时候，世界卫生组织就将该问题归结于高糖消费，特别是消费含糖饮料。

与此同时，糖类行业协会和甘蔗种植户则发出警告，如果国家抑制公民消费糖类商品，巨大的失业群体将随之产生。如南非的糖类行业表明，正在拟定中的糖税将导致削减至少6万个职位。

四月份，Applied Surface Science报道了印度研究者发现的甘蔗渣新用途，即将其用作制备高荧光碳量子点的原料。这种对甘蔗渣的再利用，不仅减少了农业垃圾对环境的污染，而且给农民提供了新的收入来源。

研究论文的共同作者、印度钦奈马德拉斯大学国家纳米科学和技术中心副教授Ravi Shankaran Dhesingh博士说道：“我们开发了一种简单有效且低成本的从甘蔗渣中合成高荧光碳量子点的方法。”

碳量子点是4nm的微小颗粒，大约一个针头就拥有1100亿个碳量子点，超过了整个银河系星星的总数。

因为碳量子点能够发光并且无毒，因此它可用作生物传感器、发光二极管，甚至人体药物运输载体。比如，有研究者将含碳量子点的液体注射到人体中，以便从人体内部观察人体影像。

这项研究显示了一种生产多功能纳米颗粒的新方法。首先将甘蔗渣切分成小块并日晒六天进行干燥；再将干燥的甘蔗渣燃烧成灰，最后使用化学方法使其氧化并剥离。

Shankaran表示：“这种方法不仅生产了有用的新物质，还消除了对环境的污染。全球有超过90个国家生产甘蔗，相应地，也产生甘蔗渣。“每年全世界各地会产生大量的农业废弃物——谷壳、甘蔗渣和椰子皮，都远远没有得到充分利用。”

为了制糖，机器会挤压甘蔗杆以释放其中的糖汁。这些汁在干燥和结晶之后，就变成了糖，但是工厂每榨3吨甘蔗就会生产1吨甘蔗渣。

人们对甘蔗渣的利用已经作了很多尝试，但它一种很难加以利用的原料。它不适合造纸，因为它是多纤维的；它经常被用作生物燃料，但约有一半的废渣因为太湿而不适合。“无论是农业、食品、家庭或工业，固体废物的转化都是重要的研究领域。”Shankaran补充说道，“纳米技术是提供机会将这些废弃物高效能利用并创造新材料的最新领域。随着甘蔗种植的利润正在减少，纳米材料技术为环境和产业提供了双赢的解决方案。这向功能纳米材料转换为固体废物管理和新材料生产提供了一条新途径。”

值得一提的是甘蔗渣生产的碳量子点和用其他方法制成的性能一样良好。在该研究中表明，它们像其他碳量子点一样具有荧光特性和生物相容性。

Shankaran总结道：“当糖在全世界失宠时，甘蔗渣成为有用的商品。这种将农业废弃物转换为可再生和可持续的资源可谓是‘变废为宝’又一成功典范。”

原文链接： Researchers Pioneer Alternate Use for Sugarcane Waste.

文献链接：Green synthesis of highly fluorescent carbon quantum dots from sugarcane bagasse pulp.

本文由材料人编辑部丁菲菲提供素材，吴双平编译，丁菲菲审核，点我加入材料人编辑部。

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