能源与环境是影响人类社会发展的关键因素。随着“双碳”战略目标的提出，作为能源结构主体的煤炭要实现从燃料向原料转化已成为必然，然而如何使其实现高附加值精细化转化利用是当下面临的重大课题。尽管许多研究证明从煤炭及其制品直接转化成高附加值碳纳米材料(如石墨烯、碳纳米管、洋葱碳、碳点)是一条可选择途径，但是却缺少低碳、规模化可持续性的转化技术。煤在形成及后续加工过程中会导致从几个六元环到几十纳米不等的晶体碳产生，而从有机碳中剥离出这些微晶碳就可转化为碳点。碳点在能源转化、生化检测、纳米医药、健康照明、信息防伪等领域有广泛应用潜景，而目前市场碳点销售价格可媲美黄金，从经济角度上远高于煤及其制品价值，是一类典型的高附加值产品。从有机碳中剥离微晶碳其关键是要断开它们之间存在的化学键，使微晶碳游离到溶液中而形成碳点。虽然有很多方法(如电化学氧化刻蚀、沸腾的强酸氧化、激光烧蚀)都可以实现这一目标，但存在耗能、低效、高污染排放、后处理分离或性能调控困难等一系列问题。此外，碳点的性能受碳源、制备方法和它所具有的尺寸、结构、官能团等多种因素影响，所以识别并确定煤基碳点的功能基因并发展出其规模化利用途径才能切实打通煤基新材料产业化壁垒。为此，亟需解决两方面的关键科学问题：一是找到能低碳、高选择性切断连接有机碳与微晶碳间化学键的方法，提供规模化制备碳点的技术；二是绘制煤基碳点的功能基因并能利用其创建宏量化应用途径，搭建产业链形成的桥梁。我们牢记“国之大者”，针对上述关键科学问题开展深入研究，从而发现了自选择性化学氧化剂的调制策略并证明了其适合规模化转化煤及煤沥青成为高值碳点。然后利用所得煤基碳点自组装特性、表面反应活性，创建了其高效转化太阳能的新材料与新技术，从而极大地推动了煤炭产业向高附加值碳基新材料产业转型。