波長(zhǎng)可調(diào)熒光碳點(diǎn)的制備方法及其在汞離子檢測(cè)中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種波長(zhǎng)可調(diào)熒光碳點(diǎn)的制備方法及其在汞離子檢測(cè)中的應(yīng)用，屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]未離子是毒性最強(qiáng)的重金屬離子之一，被視為對(duì)人類健康和環(huán)境最普遍和最危險(xiǎn)的污染物之一。據(jù)透露，接觸高濃度汞離子能對(duì)人類健康誘發(fā)嚴(yán)重的毒性作用，如腦損傷、中樞神經(jīng)系統(tǒng)損害、內(nèi)分泌系統(tǒng)損害及各種認(rèn)知和運(yùn)動(dòng)障礙等。因此，需要開(kāi)發(fā)對(duì)汞離子具有高選擇性和靈敏度，且簡(jiǎn)便快捷的檢測(cè)方法。截至目前，用于汞離子檢測(cè)的方法主要包括原子吸收光譜儀、原子熒光光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜、選擇性冷原子熒光光譜法和電化學(xué)法等等。然而，這些方法需要復(fù)雜的樣品制備過(guò)程和精密的儀器，這大大限制了它們?cè)诔Ｒ?guī)汞離子檢測(cè)中的實(shí)際應(yīng)用。因此，開(kāi)發(fā)水中汞離子高靈敏度、高選擇性的簡(jiǎn)便快捷的檢測(cè)方法仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。為了解決這些問(wèn)題，各種化學(xué)傳感器，如熒光傳感器等已被開(kāi)發(fā)，并用于汞離子檢測(cè)。熒光碳點(diǎn)是最近幾年出現(xiàn)的一種新型碳納米粒子，因水溶性好、毒性極低且熒光性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)在生物成像及金屬離子檢測(cè)方面具有重要的應(yīng)用前景。碳點(diǎn)的合成方法主要包括硝酸氧化法、電化學(xué)制備法、熱解法、激光消融制備法、模板法、微波輔助合成法等。但是，通過(guò)這些方法合成的碳點(diǎn)大多數(shù)激發(fā)波長(zhǎng)很短的藍(lán)色熒光，而波長(zhǎng)較長(zhǎng)的綠色或黃色熒光碳點(diǎn)報(bào)道很少，且量子產(chǎn)率很低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提出一種波長(zhǎng)可調(diào)熒光碳點(diǎn)的制備方法及其在汞離子檢測(cè)中的應(yīng)用，以簡(jiǎn)化波長(zhǎng)可調(diào)熒光碳點(diǎn)的制備工藝，降低制備成本，而且使制備的碳點(diǎn)可用于檢測(cè)汞離子，提高汞離子檢測(cè)的靈敏度和選擇性，濃度檢測(cè)限達(dá)到1.5X 10_9摩爾/升。
[0004]本發(fā)明提出的波長(zhǎng)可調(diào)熒光碳點(diǎn)的制備方法，包括以下步驟:
[0005](I)將纈氨酸添加到10毫升水中，使纈氨酸的質(zhì)量百分比濃度為0.2%?30%，置于磁力攪拌器上，攪拌使纈氨酸充分溶解，得到纈氨酸水溶液；
[0006](2)將I?10毫升的濃磷酸，加入到步驟(I)的纈氨酸水溶液中，繼續(xù)攪拌至溶液為均一分散的溶液；
[0007](3)將步驟(2)的均一分散的溶液放入水熱反應(yīng)釜中，移入烘箱中進(jìn)行熱解反應(yīng)，反應(yīng)溫度為100°C?120°C，反應(yīng)時(shí)間為2?24小時(shí)，得到粗產(chǎn)物；
[0008](4)或?qū)⒉襟E(2)的均一分散的溶液放入恒溫水浴中，置于磁力攪拌器上攪拌反應(yīng)，反應(yīng)溫度為60°C?100°C，反應(yīng)時(shí)間為4?24小時(shí)，得到粗產(chǎn)物；
[0009](5)將步驟(3)或者(4)的粗產(chǎn)物用濃度為I摩爾每升氫氧化鈉溶液中和后，通過(guò)0.22微米的微孔濾膜，將沉淀除去，得到藍(lán)色、黃色或綠色熒光碳點(diǎn)水溶液。
[0010]本發(fā)明方法制備的波長(zhǎng)可調(diào)熒光碳點(diǎn)在汞離子檢測(cè)中的應(yīng)用，包括以下步驟:
[0011](I)將如權(quán)利要求1制備的熒光碳點(diǎn)溶液稀釋至I?5毫克每毫升的濃度；
[0012](2)將2.5毫升的步驟(I)中稀釋的熒光碳點(diǎn)溶液平均加入到9支離心管中，分別向9支離心管中加人2.5毫升、摩爾濃度為5Xl(T3mol/L的鈉、鉀、镲、猛、鐵、鎂、銅、媽、汞離子溶液，并震蕩混合均勻；另外取一支離心管加入2.5毫升的步驟(I)中稀釋的熒光碳點(diǎn)溶液以及2.5毫升的去離子水，作為空白對(duì)照組；
[0013](3)將步驟⑵得到的加有金屬離子的熒光碳點(diǎn)溶液靜置5分鐘之后，使用熒光分光光度計(jì)檢測(cè)混合溶液的熒光強(qiáng)度，并與空白對(duì)照組對(duì)比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，加入汞離子的碳點(diǎn)溶液的熒光強(qiáng)度淬滅最為明顯，加有其他金屬離子的碳點(diǎn)溶液熒光強(qiáng)度無(wú)明顯變化；
[0014](4)將2.5毫升的步驟⑴中稀釋的熒光碳點(diǎn)溶液平均加入到20支離心管中，向20支離心管中分別加入2.5毫升、濃度分別為OX l(T9mol/L、lX l(T9mol/L、2X l(T9mol/L、5X l(T9mol/L、10X l(T9mol/L、20 X l(T9mol/L、50 X l(T9mol/L、0.1X l(T6mol/L、0.2X l(T6mol/L、0.5Xl(T6mol/L、lX l(T6mol/L、2X l(T6mol/L、5X l(T6mol/L、10X l(T6mol/L、20X l(T6mol/L、50X l(T6mol/L、0.1 X l(T3mol/L、0.2 X l(T3mol/L、0.5X l(T3mol/L、I X l(T3mol/L的汞離子水溶液，并震蕩混合均勻；
[0015](5)將步驟(4)得到的加有不同濃度汞金屬離子的碳點(diǎn)溶液靜置5分鐘之后，進(jìn)行熒光強(qiáng)度檢測(cè)；
[0016](6)統(tǒng)計(jì)出步驟(5)中各離心管中溶液的熒光強(qiáng)度，繪制出相應(yīng)的擬合曲線。
[0017]本發(fā)明提出的波長(zhǎng)可調(diào)熒光碳點(diǎn)的制備方法及其在汞離子檢測(cè)中的應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明合成方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品量子產(chǎn)率高，成本低，適宜規(guī)?；a(chǎn)。與已有的碳點(diǎn)合成方法相比，本發(fā)明方法原料易得、無(wú)毒，生產(chǎn)過(guò)程無(wú)需特殊防護(hù)且反應(yīng)條件容易控制。本發(fā)明方法制備的碳點(diǎn)不僅水溶性好、毒性極低且量子產(chǎn)率高，結(jié)果重復(fù)性好，可用于檢測(cè)水溶液中的汞離子，并表現(xiàn)出極高的靈敏度和選擇性，濃度檢測(cè)限達(dá)到1.5X10_9摩爾/升。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本發(fā)明方法的實(shí)施例一(圖中1A、1B)、實(shí)施例二(圖中1C、1D)、實(shí)施例三(圖中1E、1F)制備的熒光碳點(diǎn)，在365納米紫外光和室內(nèi)白光燈照射下的照片。
[0019]圖2為本發(fā)明方法的實(shí)施例一制備的藍(lán)色熒光碳點(diǎn)在不同激發(fā)波長(zhǎng)時(shí)的熒光光
■]並曰O
[0020]圖3為本發(fā)明方法的實(shí)施例二制備的綠色熒光碳點(diǎn)在不同激發(fā)波長(zhǎng)時(shí)的熒光光
■]並曰O
[0021]圖4為本發(fā)明方法的實(shí)施例三制備的黃色熒光碳點(diǎn)在不同激發(fā)波長(zhǎng)時(shí)的熒光光
■]並曰O
[0022]圖5為本發(fā)明方法的實(shí)施例十三試驗(yàn)的綠色熒光碳點(diǎn)溶液中加入不同金屬離子后熒光光譜的變化及對(duì)汞離子的選擇性淬滅圖譜。
[0023]圖6為本發(fā)明方法的實(shí)施例十三試驗(yàn)的綠色熒光碳點(diǎn)溶液中加入不同濃度汞離子后熒光光譜的變化及對(duì)汞離子的靈敏度檢測(cè)限數(shù)據(jù)。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明提出的波長(zhǎng)可調(diào)熒光碳點(diǎn)的制備方法，包括以下步驟:
[0025](I)將纈氨酸添加到10毫升水中，使纈氨酸的質(zhì)量百分比濃度為0.2%?30%，置于磁力攪拌器上，攪拌使纈氨酸充分溶解，得到纈氨酸水溶液；
[0026](2)將I?10毫升的濃磷酸，加入到步驟(I)的纈氨酸水溶液中，繼續(xù)攪拌至溶液為均一分散的溶液；
[0027](3)將步驟(2)的均一分散的溶液放入水熱反應(yīng)釜中，移入烘箱中進(jìn)行熱解反應(yīng)，反應(yīng)溫度為100°C?120°C，反應(yīng)時(shí)間為2?24小時(shí)，得到粗產(chǎn)物；
[0028](4)或?qū)⒉襟E(2)的均一分散的溶液放入恒溫水浴中，置于磁力攪拌器上攪拌反應(yīng)，反應(yīng)溫度為60°C?100°C，反應(yīng)時(shí)間為4?24小時(shí)，得到粗產(chǎn)物；
[0029](5)將步驟(3)或者(4)的粗產(chǎn)物用濃度為I摩爾每升氫氧化鈉溶液中和后，通過(guò)0.22微米的微孔濾膜，將沉淀除去，得到藍(lán)色、黃色或綠色熒光碳點(diǎn)水溶液。
[0030]本發(fā)明方法制備的波長(zhǎng)可調(diào)熒光碳點(diǎn)在汞離子檢測(cè)中的應(yīng)用，包括以下步驟:
[0031](I)將如權(quán)利要求1制備的熒光碳點(diǎn)溶液稀釋至I?5毫克每毫升的濃度；
[0032](2)將2.5毫升的步驟⑴中稀釋的熒光碳點(diǎn)溶液平均加入到9支離心管中，分別向9支離心管中加人2.5毫升、摩爾濃度為5Xl(T3mol/L的鈉、鉀、镲、猛、鐵、鎂、銅、媽、汞離子溶液，并震蕩混合均勻；另外取一支離心管加入2.5毫升的步驟(I)中稀釋的熒光碳點(diǎn)溶液以及2.5毫升的去離子水，作為空白對(duì)照組；
[0033](3)將步驟(2)得到的加有金屬離子的熒光碳點(diǎn)溶液靜置5分鐘之后，使用熒光分光光度計(jì)檢測(cè)混合溶液的熒光強(qiáng)度，并與空白對(duì)照組對(duì)比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，加入汞離子的碳點(diǎn)溶液的熒光強(qiáng)度淬滅最為明顯，加有其他金屬離子的碳點(diǎn)溶液熒光強(qiáng)度無(wú)明顯變化；
[0034](4)將2.5毫升的步驟⑴中稀釋的熒光碳點(diǎn)溶液平均加入到20支離心管中，向20支離心管中分別加入2.5毫升、濃度分別為OX l(T9mol/L、lX l(T9mol/L、2X l(T9mol/L、5X l(T9mol/L、10X l(T9mol/L、20 X l(T9mol/L、50 X l(T9mol/L、0.1X l(T6mol/L、0.2X l(T6mol/L、0.5Xl(T6mol/L、lX l(T6mol/L、2X l(T6mol/L、5X l(T6mol/L、10X l(T6mol/L、20X l(T6mol/L、50X l(T6mol/L、0.1 X l(T3mol/L、0.2 X l(T3mol/L、0.5X l(T3mol/L、I X l(T3mol/L的汞離子水溶液，并震蕩混合均勻；
[0035](5)將步驟(4)得到的加有不同濃度汞金屬離子的