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