本發(fā)明涉及固體碳量子點(diǎn)回收，尤其涉及一種回收固體碳量子點(diǎn)的方法。

背景技術(shù)：

1、年來，碳量子點(diǎn)(carbondots，粒徑<10nm)，因?yàn)樘厥獾牧憔S納米結(jié)構(gòu)具有表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和量子效應(yīng),也將產(chǎn)生特殊的熒光特性，作為一種新型的熒光材料引起了研究者的高度關(guān)注。相對于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體量子點(diǎn)和有機(jī)染料,碳點(diǎn)不僅保持了碳材料毒性小、生物相容性好等優(yōu)點(diǎn),而且還具有光穩(wěn)定性好、發(fā)光波長可調(diào)、無光閃爍、雙光子吸收面積大、易于功能化、廉價(jià)、易大規(guī)模制備等無可比擬的優(yōu)勢，在物質(zhì)檢測、光催化、生物成像以及太陽能電池等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

2、在冷凍干燥碳量子點(diǎn)溶液回收固體碳量子點(diǎn)時(shí)，傳統(tǒng)方法缺乏回收過程中參數(shù)的精確控制，無法實(shí)現(xiàn)快速、高效的回收。因此，本發(fā)明提出一種回收固體碳量子點(diǎn)的方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種回收固體碳量子點(diǎn)的方法，通過利用控制模型來動(dòng)態(tài)控制不同產(chǎn)品分裝厚度的鈍化后的碳量子點(diǎn)溶液的真空冷凍干燥溫度和時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)提高固體碳量子點(diǎn)回收效率和品質(zhì)，避免了傳統(tǒng)回收方法無法動(dòng)態(tài)控制導(dǎo)致回收的固體碳量子點(diǎn)品質(zhì)不好、易發(fā)生團(tuán)聚的問題；且本發(fā)明方法可最大化節(jié)約能源。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種回收固體碳量子點(diǎn)的方法，包括以下步驟：

4、步驟一：構(gòu)建用于控制碳量子點(diǎn)真空冷凍干燥過程的參數(shù)的控制模型；

5、步驟二：優(yōu)化真空冷凍干燥系統(tǒng)；

6、步驟三：建立回收固體碳量子點(diǎn)的監(jiān)控體系；

7、步驟四：過濾、鈍化以及功能化修飾碳量子點(diǎn)溶液；

8、步驟五：利用控制模型來動(dòng)態(tài)控制不同產(chǎn)品分裝厚度的鈍化后的碳量子點(diǎn)溶液的真空冷凍干燥溫度和時(shí)間；

9、步驟六：根據(jù)控制模型給出的真空冷凍干燥溫度和時(shí)間參數(shù)，利用優(yōu)化后真空冷凍干燥系統(tǒng)對鈍化后的碳量子點(diǎn)溶液進(jìn)行干燥，并根據(jù)建立的監(jiān)控體系實(shí)時(shí)監(jiān)控干燥回收過程。

10、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述步驟一中構(gòu)建控制模型時(shí)首先使用全因子設(shè)計(jì)、部分因子設(shè)計(jì)、拉丁超立方抽樣或響應(yīng)面法(rsm)中的box-behnken設(shè)計(jì)等方法來合理規(guī)劃實(shí)驗(yàn)，確定碳量子點(diǎn)分裝厚度(x)、真空冷凍干燥溫度(t)和干燥時(shí)間(t)的取值范圍，并選擇合適的水平數(shù)，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出每個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下的最大化產(chǎn)品質(zhì)量(q)的值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型。

11、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述步驟一中構(gòu)建控制模型時(shí)，使用機(jī)器學(xué)習(xí)庫來擬合數(shù)學(xué)模型，控制數(shù)學(xué)模型符合q＝f(x,t,t)，然后對數(shù)學(xué)模型q＝f(x,t,t)進(jìn)行驗(yàn)證與優(yōu)化，得到用于控制碳量子點(diǎn)真空冷凍干燥過程的參數(shù)的控制模型。

12、進(jìn)一步改進(jìn)在于：對所述數(shù)學(xué)模型q＝f(x,t,t)進(jìn)行驗(yàn)證與優(yōu)化時(shí)，采用使用留出法或交叉驗(yàn)證法來評估模型的預(yù)測性能，判斷模數(shù)學(xué)模型q＝f(x,t,t)預(yù)測值與實(shí)際實(shí)驗(yàn)值，然后使用遺傳算法、粒子群優(yōu)化、模擬退火等優(yōu)化算法來搜索最優(yōu)解。

13、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述步驟二中優(yōu)化真空冷凍干燥系統(tǒng)時(shí)，包括對真空冷凍干燥系統(tǒng)使用的凍干機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，具體為：改進(jìn)凍干機(jī)管道來減少管道阻力，改進(jìn)冷凝器來提高熱質(zhì)傳遞效率。

14、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述步驟三中建立回收固體碳量子點(diǎn)的監(jiān)控體系時(shí)，利用建立的監(jiān)控體系對回收固體碳量子點(diǎn)全過程進(jìn)行監(jiān)控，包括在監(jiān)控體系中構(gòu)建一個(gè)利用電化學(xué)法檢測碳量子點(diǎn)溶液的雜質(zhì)情況的變量檢測模塊。

15、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述步驟四中鈍化碳量子點(diǎn)溶液時(shí)，通過引入有機(jī)分子、無機(jī)離子或聚合物來對碳量子點(diǎn)溶液進(jìn)行表面鈍化。

16、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述步驟四中功能化修飾碳量子點(diǎn)溶液時(shí)，通過向碳量子點(diǎn)溶液中摻雜氮、硫等雜原子或連接特定官能團(tuán)實(shí)現(xiàn)對碳量子點(diǎn)溶液進(jìn)行功能化修飾。

17、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述步驟五中利用控制模型來動(dòng)態(tài)控制不同產(chǎn)品分裝厚度的鈍化后的碳量子點(diǎn)溶液的真空冷凍干燥溫度和時(shí)間時(shí)，還包括將變量檢測模塊檢測出的結(jié)果作為控制模型的變量參數(shù)來動(dòng)態(tài)控制不同產(chǎn)品分裝厚度的鈍化后的碳量子點(diǎn)溶液的真空冷凍干燥溫度和時(shí)間時(shí)。

18、進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述步驟六中還包括對回收得到的固體碳量子點(diǎn)進(jìn)行研磨與篩分，最后進(jìn)行避光、密封儲(chǔ)存。

19、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明通過構(gòu)建用于控制碳量子點(diǎn)真空冷凍干燥過程的參數(shù)的控制模型、化真空冷凍干燥系統(tǒng)、建立回收固體碳量子點(diǎn)的監(jiān)控體系過濾、鈍化以及功能化修飾碳量子點(diǎn)溶液，利用控制模型來動(dòng)態(tài)控制不同產(chǎn)品分裝厚度的鈍化后的碳量子點(diǎn)溶液的真空冷凍干燥溫度和時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)提高固體碳量子點(diǎn)回收效率和品質(zhì)，避免了傳統(tǒng)回收方法無法動(dòng)態(tài)控制導(dǎo)致回收的固體碳量子點(diǎn)品質(zhì)不好、易發(fā)生團(tuán)聚的問題；且本發(fā)明方法可最大化節(jié)約能源。

技術(shù)特征：

1.一種回收固體碳量子點(diǎn)的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種回收固體碳量子點(diǎn)的方法，其特征在于：所述步驟一中構(gòu)建控制模型時(shí)首先使用全因子設(shè)計(jì)、部分因子設(shè)計(jì)、拉丁超立方抽樣或響應(yīng)面法(rsm)中的box-behnken設(shè)計(jì)等方法來合理規(guī)劃實(shí)驗(yàn)，確定碳量子點(diǎn)分裝厚度(x)、真空冷凍干燥溫度(t)和干燥時(shí)間(t)的取值范圍，并選擇合適的水平數(shù)，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出每個(gè)實(shí)驗(yàn)條件下的最大化產(chǎn)品質(zhì)量(q)的值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種回收固體碳量子點(diǎn)的方法，其特征在于：所述步驟一中構(gòu)建控制模型時(shí)，使用機(jī)器學(xué)習(xí)庫來擬合數(shù)學(xué)模型，控制數(shù)學(xué)模型符合q＝f(x,t,t)，然后對數(shù)學(xué)模型q＝f(x,t,t)進(jìn)行驗(yàn)證與優(yōu)化，得到用于控制碳量子點(diǎn)真空冷凍干燥過程的參數(shù)的控制模型。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種回收固體碳量子點(diǎn)的方法，其特征在于：對所述數(shù)學(xué)模型q＝f(x,t,t)進(jìn)行驗(yàn)證與優(yōu)化時(shí)，采用使用留出法或交叉驗(yàn)證法來評估模型的預(yù)測性能，判斷模數(shù)學(xué)模型q＝f(x,t,t)預(yù)測值與實(shí)際實(shí)驗(yàn)值，然后使用遺傳算法、粒子群優(yōu)化、模擬退火等優(yōu)化算法來搜索最優(yōu)解。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種回收固體碳量子點(diǎn)的方法，其特征在于：所述步驟二中優(yōu)化真空冷凍干燥系統(tǒng)時(shí)，包括對真空冷凍干燥系統(tǒng)使用的凍干機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，具體為：改進(jìn)凍干機(jī)管道來減少管道阻力，改進(jìn)冷凝器來提高熱質(zhì)傳遞效率。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種回收固體碳量子點(diǎn)的方法，其特征在于：所述步驟三中建立回收固體碳量子點(diǎn)的監(jiān)控體系時(shí)，利用建立的監(jiān)控體系對回收固體碳量子點(diǎn)全過程進(jìn)行監(jiān)控，包括在監(jiān)控體系中構(gòu)建一個(gè)利用電化學(xué)法檢測碳量子點(diǎn)溶液的雜質(zhì)情況的變量檢測模塊。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種回收固體碳量子點(diǎn)的方法，其特征在于：所述步驟四中鈍化碳量子點(diǎn)溶液時(shí)，通過引入有機(jī)分子、無機(jī)離子或聚合物來對碳量子點(diǎn)溶液進(jìn)行表面鈍化。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種回收固體碳量子點(diǎn)的方法，其特征在于：所述步驟四中功能化修飾碳量子點(diǎn)溶液時(shí)，通過向碳量子點(diǎn)溶液中摻雜氮、硫等雜原子或連接特定官能團(tuán)實(shí)現(xiàn)對碳量子點(diǎn)溶液進(jìn)行功能化修飾。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種回收固體碳量子點(diǎn)的方法，其特征在于：所述步驟五中利用控制模型來動(dòng)態(tài)控制不同產(chǎn)品分裝厚度的鈍化后的碳量子點(diǎn)溶液的真空冷凍干燥溫度和時(shí)間時(shí)，還包括將變量檢測模塊檢測出的結(jié)果作為控制模型的變量參數(shù)來動(dòng)態(tài)控制不同產(chǎn)品分裝厚度的鈍化后的碳量子點(diǎn)溶液的真空冷凍干燥溫度和時(shí)間時(shí)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種回收固體碳量子點(diǎn)的方法，其特征在于：所述步驟六中還包括對回收得到的固體碳量子點(diǎn)進(jìn)行研磨與篩分，最后進(jìn)行避光、密封儲(chǔ)存。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種回收固體碳量子點(diǎn)的方法，涉及固體碳量子點(diǎn)回收技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：構(gòu)建用于控制碳量子點(diǎn)真空冷凍干燥過程的參數(shù)的控制模型、優(yōu)化真空冷凍干燥系統(tǒng)、建立回收固體碳量子點(diǎn)的監(jiān)控體系、過濾、鈍化以及功能化修飾碳量子點(diǎn)溶液以及利用控制模型來動(dòng)態(tài)控制不同產(chǎn)品分裝厚度的鈍化后的碳量子點(diǎn)溶液的真空冷凍干燥溫度和時(shí)間；本發(fā)明利用控制模型來動(dòng)態(tài)控制不同產(chǎn)品分裝厚度的鈍化后的碳量子點(diǎn)溶液的真空冷凍干燥溫度和時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)提高固體碳量子點(diǎn)回收效率和品質(zhì)，避免了傳統(tǒng)回收方法無法動(dòng)態(tài)控制導(dǎo)致回收的固體碳量子點(diǎn)品質(zhì)不好、易發(fā)生團(tuán)聚的問題；且本發(fā)明方法可最大化節(jié)約能源。

技術(shù)研發(fā)人員：吳則昀,吳則一,朱光華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京天中樹科技發(fā)展有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26