波長可調(diào)熒光碳點的制備方法及其在汞離子檢測中的應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種波長可調(diào)熒光碳點的制備方法及其在汞離子檢測中的應用，屬于納米材料技術領域。
【背景技術】
[0002]未離子是毒性最強的重金屬離子之一，被視為對人類健康和環(huán)境最普遍和最危險的污染物之一。據(jù)透露，接觸高濃度汞離子能對人類健康誘發(fā)嚴重的毒性作用，如腦損傷、中樞神經(jīng)系統(tǒng)損害、內(nèi)分泌系統(tǒng)損害及各種認知和運動障礙等。因此，需要開發(fā)對汞離子具有高選擇性和靈敏度，且簡便快捷的檢測方法。截至目前，用于汞離子檢測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法等等。然而，這些方法需要復雜的樣品制備過程和精密的儀器，這大大限制了它們在常規(guī)汞離子檢測中的實際應用。因此，開發(fā)水中汞離子高靈敏度、高選擇性的簡便快捷的檢測方法仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。為了解決這些問題，各種化學傳感器，如熒光傳感器等已被開發(fā)，并用于汞離子檢測。熒光碳點是最近幾年出現(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)定等特點在生物成像及金屬離子檢測方面具有重要的應用前景。碳點的合成方法主要包括硝酸氧化法、電化學制備法、熱解法、激光消融制備法、模板法、微波輔助合成法等。但是，通過這些方法合成的碳點大多數(shù)激發(fā)波長很短的藍色熒光，而波長較長的綠色或黃色熒光碳點報道很少，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可調(diào)熒光碳點的制備方法及其在汞離子檢測中的應用，以簡化波長可調(diào)熒光碳點的制備工藝，降低制備成本，而且使制備的碳點可用于檢測汞離子，提高汞離子檢測的靈敏度和選擇性，濃度檢測限達到1.5X 10_9摩爾/升。
[0004]本發(fā)明提出的波長可調(diào)熒光碳點的制備方法，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釜中，移入烘箱中進行熱解反應，反應溫度為100°C?120°C，反應時間為2?24小時，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，反應溫度為60°C?100°C，反應時間為4?24小時，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0.22微米的微孔濾膜，將沉淀除去，得到藍色、黃色或綠色熒光碳點水溶液。
[0010]本發(fā)明方法制備的波長可調(diào)熒光碳點在汞離子檢測中的應用，包括以下步驟:
[0011](I)將如權利要求1制備的熒光碳點溶液稀釋至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)中稀釋的熒光碳點溶液以及2.5毫升的去離子水，作為空白對照組；
[0013](3)將步驟⑵得到的加有金屬離子的熒光碳點溶液靜置5分鐘之后，使用熒光分光光度計檢測混合溶液的熒光強度，并與空白對照組對比，實驗結果顯示，加入汞離子的碳點溶液的熒光強度淬滅最為明顯，加有其他金屬離子的碳點溶液熒光強度無明顯變化；
[0014](4)將2.5毫升的步驟⑴中稀釋的熒光碳點溶液平均加入到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溶液靜置5分鐘之后，進行熒光強度檢測；
[0016](6)統(tǒng)計出步驟(5)中各離心管中溶液的熒光強度，繪制出相應的擬合曲線。
[0017]本發(fā)明提出的波長可調(diào)熒光碳點的制備方法及其在汞離子檢測中的應用，其優(yōu)點是:本發(fā)明合成方法簡單，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品量子產(chǎn)率高，成本低，適宜規(guī)?；a(chǎn)。與已有的碳點合成方法相比，本發(fā)明方法原料易得、無毒，生產(chǎn)過程無需特殊防護且反應條件容易控制。本發(fā)明方法制備的碳點不僅水溶性好、毒性極低且量子產(chǎn)率高，結果重復性好，可用于檢測水溶液中的汞離子，并表現(xiàn)出極高的靈敏度和選擇性，濃度檢測限達到1.5X10_9摩爾/升。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明方法的實施例一(圖中1A、1B)、實施例二(圖中1C、1D)、實施例三(圖中1E、1F)制備的熒光碳點，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)明方法的實施例一制備的藍色熒光碳點在不同激發(fā)波長時的熒光光
■]並曰O
[0020]圖3為本發(fā)明方法的實施例二制備的綠色熒光碳點在不同激發(fā)波長時的熒光光
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[0021]圖4為本發(fā)明方法的實施例三制備的黃色熒光碳點在不同激發(fā)波長時的熒光光
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[0022]圖5為本發(fā)明方法的實施例十三試驗的綠色熒光碳點溶液中加入不同金屬離子后熒光光譜的變化及對汞離子的選擇性淬滅圖譜。
[0023]圖6為本發(fā)明方法的實施例十三試驗的綠色熒光碳點溶液中加入不同濃度汞離子后熒光光譜的變化及對汞離子的靈敏度檢測限數(shù)據(jù)。
【具體實施方式】
[0024]本發(fā)明提出的波長可調(diào)熒光碳點的制備方法，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釜中，移入烘箱中進行熱解反應，反應溫度為100°C?120°C，反應時間為2?24小時，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，反應溫度為60°C?100°C，反應時間為4?24小時，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0.22微米的微孔濾膜，將沉淀除去，得到藍色、黃色或綠色熒光碳點水溶液。
[0030]本發(fā)明方法制備的波長可調(diào)熒光碳點在汞離子檢測中的應用，包括以下步驟:
[0031](I)將如權利要求1制備的熒光碳點溶液稀釋至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)中稀釋的熒光碳點溶液以及2.5毫升的去離子水，作為空白對照組；
[0033](3)將步驟(2)得到的加有金屬離子的熒光碳點溶液靜置5分鐘之后，使用熒光分光光度計檢測混合溶液的熒光強度，并與空白對照組對比，實驗結果顯示，加入汞離子的碳點溶液的熒光強度淬滅最為明顯，加有其他金屬離子的碳點溶液熒光強度無明顯變化；
[0034](4)將2.5毫升的步驟⑴中稀釋的熒光碳點溶液平均加入到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