微波辅助法一步合成荧光碳点用于水中三价铁离子的检测徐源;陈艳华;丁兰
【摘要】以柠檬酸为碳源,丙三醇为反应溶剂和微波吸收介质,通过微波辅助法一步合成了荧光碳点.该方法快速、环保,合成的碳点尺寸均一、分散性好.利用透射电子显微镜、荧光光谱、紫外光谱、红外光谱和X射线光电子能谱对所合成碳点的结构和性质进行了表征.基于三价铁离子能够选择性地猝灭碳点荧光的特性,建立了基于碳点检测实际水样品中Fe3+的方法.该方法线性范围为5～50 μmol/L,检出限为2.16 μmol/L,在加标样品中Fe3+的加标回收率为96.8%～106.0%.%Carbon dots(CDs)were synthesized through one-pot microwave-assisted synthesis method using citric acid as carbon source,glycerol as solvent and passivation agent.The obtained CDs have uniform size and good dispersion.The proposed synthesis method is rapid,simple and eco-friendly.The CDs were applied to detecting Fe3+in practical water samples based on fluorescence(FL)quenching mechanism with a linear range of 5—50 μmol/L,a detection limit of 2.16 μmol/L and the recoveri es of 96.8%—106.0%,which showed good feasibility in detection of Fe3+in practical water samples.
【期刊名称】《高等学校化学学报》
【年(卷),期】2018(039)007
【总页数】7页(P1420-1426)
【关键词】碳点;微波辅助法;Fe3+检测;荧光猝灭法
【作者】徐源;陈艳华;丁兰
【作者单位】吉林大学化学学院,长春130012;吉林大学化学学院,长春130012;吉林大学化学学院,长春130012
【正文语种】中文
【中图分类】O657.3
三价铁离子在人体及生态环境中起着重要作用. 异常含量的Fe3+可以导致机体障碍, 例如缺乏Fe3+会导致贫血和身体机能的衰退; 过量摄入Fe3+会导致肝脏和肾脏的损伤[1]. 迄今, 人们发展了多种检测Fe3+的方法[2], 例如火焰原子吸收光谱法[3]、石墨炉原子吸收光谱法[4]及电感耦合等离子体光谱法[5]等. 然而, 这些方法耗时长、操作复杂而且需要贵重仪器. 因此, 建立快速且简单的检测Fe3+的方法非常必要.
目前, 对纳米荧光探针的研究越来越多. 基于这些探针建立的荧光(FL)检测方法具有响应快速、操作简单、可即时检测等优点. 在Fe3+的检测方面, 已发展了多种基于纳米颗粒的荧光探针, 例如金属有机骨架[6]、金纳米簇[7]等. 在众多的荧光探针中, 碳点(CDs)作为荧光纳米粒子家族的新成员, 因其原料广泛、毒性低、水溶性和稳定性好等优点而受到广泛关注[1]. 迄今, 已经报道了多种碳点的合成方法, 如电化学法[8]、化学氧化法[9]、激光烧蚀法[10]、水热法[11]、热解法[12]和微波辅助法[13]等. 其中, 微波辅助法可以为反应体系提供密集、均匀且高效的能量, 使体系快速达到高温, 从而缩短合成时间, 简化合成步骤[14]. 在碳点的合成过程中, 钝化是改善碳点的荧光特性和化学组成的常用方法. 然而, 钝化过程需要经历较长的反应时间和相对繁琐的操作, 因此, 发展一步完成碳点的制备和钝化的微波辅助法
有重要意义.
柠檬酸由于毒性低且易于碳化而被广泛用作合成碳点的碳源. 以柠檬酸作碳源, 利用微波法合成碳点的过程中常需要额外添加掺杂剂或钝化剂对碳点进行修饰或钝化[15,16]. 此外, 水作为微波反应法最常用的溶剂, 在反应过程中会随着温度升高而蒸发损失, 这将导致体系加热不均或反应不完全. 丙三醇作为一种常见的低毒有机溶剂, 具有较高的沸点(290 ℃)和介电常数(25 ℃时ε=42.48); 同时丙三醇富含羟基, 作为微波反应溶剂时可在提供高温合成条件的同时参与反应过程, 从而对碳点的表面进行钝化[17]. 本文以柠檬酸和丙三醇为原料, 采用微波辅助法一步合成了钝化的碳点. 该合成方法快速、简单、易于操作, 合成的碳点具有蓝色荧光, 量子产率为11.2%. 利用透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射(XRD)仪、红外光谱(FTIR)、 X 射线光电子能谱(XPS)、荧光光谱、紫外吸收光谱和时间分辨荧光光谱对合成的碳点进行了结构和性质表征, 并考察了碳点在实际水样中检测Fe3+的能力.
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
柠檬酸、丙三醇、 MgCl2, Ba(NO3)2, Co(NO3)2, NiCl2, CdCl2, Pb(NO3)2, ZnCl2·H2O, NaCl, AgNO3, MnCl2, HgCl2, CuCl2·H2O, FeCl3, CrCl3, CaCl2, NaH2PO4和Na2HPO4均为分析纯, 购于国药集团化学试剂有限公司.
JEM-2100F型透射电子显微镜(日本电子公司)用于碳点的形貌表征;
D/MAX2550X型X射线衍射仪(日本理学公司)用于确定碳点的晶型结构; AVATAR 360 型傅里叶变换红外光谱仪(美国尼高力公司)用于测定碳点的红外吸收光谱; ESCALAB250型X射线光电子能谱仪(美国热电公司)用于测定碳点表面元素的价态; Hitachi F-2700型荧光分光光度计(日本日立公司)用于测定碳点的荧光光谱; Shimadzu UV-Vis 2450型分光光度计(日本岛津公司)用于测定碳点的紫外吸收光谱; FLS920型荧光光谱仪(英国爱丁堡公司)用于测定碳点的荧光寿命;
OPTIMA 3300DV型ICP等离子发射光谱(美国珀金埃尔默公司)用于测定实际样
品中Fe3+的含量.
1.2 碳点的制备
将0.63 g(3 mmol)柠檬酸与2 mL丙三醇混合, 于900 W微波条件下加热15 min, 得到深黄色溶液. 冷却至室温后, 向该溶液中加入5 mL去离子水稀释, 搅拌均匀后用0.22 μm 滤膜过滤. 将过滤得到的溶液放入透析袋中，在去离子水中纯化48
h(透析袋截留分子量为1000). 旋转蒸发除去溶剂, 置于60 ℃烘箱中烘干, 最终得到淡黄色固体粉末. 取0.02 g碳点固体粉末用去离子水充分溶解后定容至100 mL, 碳点的浓度为0.2 g/L. 碳点的合成过程见Scheme 1.
Scheme 1 Schematic illustration of the synthesis process
1.3 碳点量子产率的计算
通过与标准物质硫酸奎宁(0.1 mol/L硫酸溶液中量子产率为54%)进行比较来计算碳点的量子产率(QY), 在345 nm波长激发下, 分别对标准物质和待测碳点的荧光发射峰面积进行测量, 测量时标准物质和待测物质的紫外吸收均小于0.05, 根据如下公式计算合成碳点的荧光量子产率(Φ)[18]:
(1)
式中: x和s分别代表待测样品和已知量子产率的标准物质; Φ为量子产率; I和A
分别代表样品的荧光发射曲线积分强度和紫外吸收强度; η为折射率. 通过计算得到碳点的量子产率为11.2%.
1.4 碳点的荧光检测
在室温下进行Fe3+的测定. 向2 mL的离心管中加入50 μL 碳点溶液、100 μL PBS缓冲溶液(0.2 mol/L, pH=6.0)和不同体积的FeCl3标准溶液, 用去离子水稀释至2 mL, 充分振荡15 min后测定其荧光光谱, 激发发射狭缝设置为10 nm, 激发
波长为345 nm.
1.5 实际水样的处理和检测
3种实际水样分别取自于吉林大学宿舍和实验室的自来水及当地湖水(长春市清湖). 水样用0.22 μm滤膜过滤除去固体杂质, 记录345 nm激发波长下的荧光发射强度, 利用1.4节方法通过标准曲线计算水样中Fe3+的浓度.
2 结果与讨论
2.1 合成条件的优化
对碳点的合成条件进行了优化. 由于微波反应中不同体积的丙三醇吸收微波的能力不同, 所以实验中固定丙三醇的用量为2 mL, 考察了不同柠檬酸的用量(1, 2, 3, 4, 5 mmol)和不同反应时间(5, 10, 15, 20 min)所合成碳点的量子产率(结果见图1). 实验结果表明, 随着柠檬酸用量的增加, 碳点的量子产率随之提升, 在柠檬酸使用量为3 mmol时量子产率达到最大, 随后逐渐降低; 随着反应的进行, 碳点的量子产率逐渐升高, 在15 min处达到最大; 之后, 随着反应时间的延长, 碳点的量子产率稍有下降. 因此, 确定碳点的最佳合成条件为柠檬酸用量3 mmol, 反应时间15 min. Fig.1 Quantum yields of the CDs with different dosages of citric acid(A) and different reaction time(B)
2.2 碳点的表征
从图2(A)中碳点的TEM照片可以看出合成的碳点尺寸均一, 分散性良好; 通过粒径分布可以看出碳点的尺寸在1.5～4.0 nm之间. XRD谱图[图2(B)]显示, 碳点在
2θ=20.4°处有宽衍射峰, 表明碳点具有无定形碳的结构[14].
Fig.2 TEM image(A) and XRD pattern(B) of the CDsInsert of (A): corresponding size distribution.
为了确定碳点表面的基团, 对其进行了红外光谱测试. 如图3(A)所示, 位于3359 cm-1 处的宽峰及2939 cm-1 处的峰归属于O—H和C—H的伸缩振动[19];
1728 cm-1处的峰表明CO基团的存在[20]; 1595和1396 cm-1 处的峰对应COO—基团的非对称和对称伸缩振动[21,22]; 1197和1043 cm-1处的峰对应酯基的伸缩振动[2]. 碳点的表面元素价态表征结果见图3(B). 在碳点的XPS全扫描谱中, 存在285和 533 eV 2个特征峰, 分别代表C1s和O1s的结合能峰[23]. 对C1s 进行分峰拟合后得到了位于284.6, 286.6和289.3 eV处的3个拟合峰, 分别对应于 C—C/CC, C—O和CO 3个组分[图3(C)][9,10]; 对O1s进行分峰拟合后得到了532.2和535.3 eV 2个拟合峰, 分别对应CO和C—O—C/C—OH 2个组分[图3(D)][24,25]. 推测碳点的形成过程为小分子柠檬酸在微波加热条件下碳化成核, 进而与丙三醇发生酯化反应, 钝化了碳点表面. 综合FTIR光谱以及XPS光谱表征结果可知, 制备的碳点表面含有丰富的羧基、羟基和羰基, 表明在合成过程中碳点表面被丙三醇充分钝化.
Fig.3 FTIR(A) and XPS(B) spectra of the CDs and high resolution XPS spectra of C1s(C) and O1s(D) of the CDs
Fig.4 Fluorescence and UV-Vis absorption spectra of the CDsInsert: photographs of the CDs solution under UV light(left) and visible light(right). 为了考察所合成碳点的光学性质, 对碳点溶液进行了荧光光谱和紫外吸收光谱表征. 如图4所示, 在345 nm波长光激发下, 碳点在433 nm处具有最强的荧光发射. 碳点在220 nm处有强的紫外吸收峰, 对应电子的π-π*跃迁. 然而, 当激发波长为220 nm时, 碳点没有荧光发射. 此结果表明, 碳点内部的共轭结构并不是有效的荧光发射中心[26]. 研究中发现, 在不同的pH环境中碳点的荧光强度会受到影响. 如图5(A)所示, 当pH值从3升至7时, 碳点的荧光强度基本保持不变; 当pH值继续升高至8时, 碳点的荧光强度显著下降; 随着溶液pH值继续提升至11, 碳点的荧
光强度继续降低. 这种现象通常是碱性环境使碳点表面基团去质子化导致的[13], 也印证了所合成碳点的荧光来自碳点的表面态而非核结构. 将碳点溶液在室温下保存
7 d, 其荧光强度基本无变化. 溶液离子强度对所合成碳点荧光的影响结果如图5(B)所示. 当溶液中NaCl 浓度为5 mol/L 时, 碳点的荧光强度并未发生明显改变. 以上结果表明, 制备的碳点在离子强度较高的环境下仍然具有良好的稳定性.
Fig.5 FL intensity of the CDs at different pH values with and without the addition of 50 μmol/L Fe3+(A), FL intensity of the CDs under di fferent concentration of NaCl(B), FL decay of the CDs in the absence and presence of 50 μmol/L Fe3+(C) and UV-Vis absorption spectra of the CDs before and after adding 50 μmol/L Fe3+(D)
Fig.6 Change of FL intensity of the CDs with 50 μmol/L Fe3+ against
di fferent incubation time(A) and effect of different metal ions(50 μmol/L) on the FL intensity of the CDs(B)
2.3 水样中Fe3+的检测
由于Fe3+能猝灭碳点的荧光, 因此可以基于碳点荧光猝灭法检测Fe3+. 实验中研究了碳点与Fe3+反应时间对荧光强度的影响, 如图6(A)所示. Fe3+可以快速猝灭碳点的荧光, 当反应时间超过10 min后, Fe3+对碳点的荧光猝灭程度基本不变. 为了获得最大的猝灭效率, 选择反应时间为15 min. 对不同pH下Fe3+对碳点的猝灭程度的考察结果如图5(A)所示, 在pH=6时, Fe3+对碳点的荧光具有最高的猝灭程度. 为了探究Fe3+猝灭碳点荧光的机理, 对加入Fe3+前后碳点的荧光寿命进行了测试. 图5(C)为碳点在加入Fe3+前后的荧光衰减曲线, 二者几乎没有差异. 计算得到的平均荧光寿命分别为4.2和4.1 ns, 表明Fe3+对碳点的荧光猝灭不属于动态荧光猝灭. 由图5(D)所示的紫外吸收谱图也可以看出, 加入Fe3+后碳点在300 nm处出现了新的吸收峰, 这表明碳点和Fe3+之间产生了络合作用. 以上结果表明, Fe3+对碳点的荧光猝灭机理是静态荧光猝灭, 碳点表面基团与Fe3+之间通过络合作用生成复合物, 导致碳点荧光猝灭. 为了评估该方法的选择性, 考察了常见金属离
子对碳点荧光的猝灭程度. 如图6(B)所示, Fe3+可以明显猝灭碳点荧光, 而其它离子对碳点荧光的影响很小, 表明该方法具有较好的选择性.
在优化的条件下, 研究了Fe3+对碳点荧光强度的影响. 随着溶液中Fe3+浓度的增加, 碳点的荧光强度逐渐减弱[见图7(A)]. 图7(B)为碳点对Fe3+响应的线性Stern-Volmer方程曲线, 其表达式为
(2)
该方法的检测线性范围在5～50 μmol/L之间, 检出限为2.16 μmol/L. 将此方法用于实际环境水样品中Fe3+的测定, 未检出Fe3+离子. 经过ICP测定, 在实验室自来水样以及湖水样品中均未检测出Fe3+; 寝室自来水水样中检测到少量的
Fe3+(9.3×10-4 μmol/L), 这一含量小于本方法的检出限. 为了进一步评估该方法的实用性, 对3种实际水样进行了加标实验(Fe3+浓度分别为5, 10和20 μm ol/L), 测试结果列于表1. 可见, 该方法的回收率在96.8%～106.0% 之间, RSD<1.1%. 将本文方法与文献[27～32]报道的基于碳点检测Fe3+的方法进行了对比, 结果列于表2, 可见, 本文所建立的方法具有较好的分析性能.
Fig.7 FL spectra of the CDs with different concentrations of Fe3+(A) and the linear relationship between F0/F-1 and Fe3+ concentration(B) Inset of (B) amplified the fitting line. The error bars represented standard deviations based on three independent measurements.Table 1 Analytical results of Fe3+ in spiked practical water samples by the proposed method SampleAdded/(μmol·L-1)Total f ound/(μmol·L-
1)Recovery(n=3, %)RSD(n=3, %)Tap water
154.8596.81.1109.7597.40.42019.4897.40.6Tap water
155.18103.80.51010.15101.51.02020.03100.20.7Lake
water55.29106.00.61010.58105.90.62020.32101.60.5
Table 2 Comparison of different CDs-based Fe3+ probeProbeLinear range/(μmol·L-1)LOD/(μmol·L-1) Ref. ProbeLinear range/(μmol·L-
1)LOD/(μmol·L-1) Ref. CDs0—700035[27]N-CDs2—250.9[31]CDs12.5—1009.97[28]N-CDs20—1002.56[32]GQD1—807.22[29]CDs5—50 2.16This workN-CDs0—4 1.17[30]
3 结论
采用丙三醇作为微波法制备碳点的反应溶剂，丙三醇在碳点的制备过程中不仅可提供较高的反应温度, 同时也是一种钝化剂, 起到对碳点表面进行修饰和钝化的作用. 将其与柠檬酸混合后利用微波辅助法一步合成了钝化的荧光碳点. 合成的碳点尺寸均一且有良好的稳定性. 通过结构和性质表征发现, 合成的碳点表面具有多种亲水基团, 表明碳点表面在反应过程中被充分地钝化. 利用Fe3+可以静态猝灭碳点荧光这一特点, 建立了基于碳点检测水中Fe3+的方法, 并在实际水样品的检测中获得了较好结果. 本文所提出的碳点合成方法具有操作简单及耗时少等优点, 并扩展了微波法合成碳点的溶剂.
参考文献
【相关文献】
[1] Guo Y., Zhang L., Zhang S., Yang Y., Chen X., Zhang M., Biosens. Bioelectron., 2015, 63, 61—71
[2] Wang Z., Long P., Feng Y., Qin C., Feng W., RSC Adv., 2017, 7, 2810—2816
[3] Paneque P., lvarez-Sotomayor M. T., Clavijo A., Gómez I. A., Microche m. J., 2010, 94, 175—179
[4] Ohashi A., Ito H., Kanai C., Imura H., Ohashi K., Talanta, 2005, 65, 525—530
[5] Moreno I. M., González-Weller D., Gutierrez V., Marino M., Cameán A. M., González A.
G., Hardisson A., Microchem. J., 2008, 88, 56—61
[6] Yang C., Ren H., Yan X., Anal. Chem., 2013, 85, 7441—7446
[7] Li H., Huang H., Feng J., Luo X., Fang K., Wang Z., Wang A., J. Colloid Interf. Sci., 2017, 506, 386—392
[8] Zhou J., Booker C., Li R., Zhou X., Sham T., Sun X., J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, 744—745
[9] Qiao Z., Wang Y., Gao Y., Li H., Dai T., Liu Y., Huo Q., Chem. Commun., 2010, 46, 8812—8814
[10] Hu S., Niu K., Sun J., Yang J., Zhao N., Du X., J. Mater. Chem., 2009, 19, 484—488
[11] Yang Y., Cui J., Zheng M., Hu C., Tan S., Xiao Y., Yang Q., Liu Y., Chem. Commun., 2012, 48, 380—382
[12] Tan X. W., Romainor A. N. B., Chin S. F., Ng S. M., J. Anal. Appl. Pyrol., 2014, 105, 157—165
[13] Zhu S., Song Y., Zhao X., Shao J., Zhang J., Yang B., Nano Res., 2015, 8, 355—381
[14] Hou J., Wang L., Zhang P., Xu Y., Ding L., Chem. Commun., 2015, 51, 17768—17771
[15] Kaur H., Raj P., Sharma H., Verma M., Singh N., Kaur N., Anal. Chim. Acta, 2018, 1009, 1—11
[16] Du F., Zeng F., Ming Y., Wu S., Microchim. Acta, 2013, 180, 453—460
[17] Bakhrou N., Lamaty F., Martinez J., Colacino E., Tetrahedron Lett., 2010, 51, 3935—3937
[18] Shen J., Shang SM., Chen X., Wang D., Cai Y., Mat. Sci. Eng. C-Mater., 2017, 76, 856—864
[19] Huang S., Wang L., Zhu F., Su W., Sheng J., Huang C., Xiao Q., RSC Adv., 2015, 5, 44587—44597
[20] Pal P., Das B., Dadhich P., Achar A., Dhara S., J. Mater. Chem. B, 2017, 5, 6645—6656
[21] Shahamirifard S. A., Ghaedi M., New J. Chem., 2017, 41, 11533—11545
[22] Zhao X., Zhang J., Shi L., Xian M., Dong C., Shuang S., RSC Adv., 2017, 7, 42159—42167
[23] Miao P., Han K., Tang Y., Wang B., Lin T., Cheng W., Nanoscale, 2015, 7, 1586—1595
[24] Zhang M., Zhao X., Fang Z., Niu Y., Lou J., Wu Y., Zou S., Xia S., Sun M., Du F., RSC Adv., 2017, 7, 3369—3375
[25] Lan M., Zhang J., Chui Y. S., Wang H., Yang Q., Zhu X., Wei H., Liu W., Ge J., Wang P., Chen X., Lee C. S., Zhang W., J. Mater. Chem. B, 2015, 3, 127—134
[26] Zeng Y., Ma D., Wang W., Chen J., Zhou L., Zheng Y., Yu K., Huang S., Appl. Surf. Sci., 2015, 342, 136—143
[27] Shen C., Sun Y., Wang J., Lu Y., Nanoscale, 2014, 6(15), 9139—9147
[28] Aslanda A. M. , Balc N., Ark M., H., Onganer Y., Meral K., Appl. Surf. Sci., 2015, 356,
747—752
[29] Ananthanarayanan A., Wang X., Routh P., Sana B., Lim S., Kim D. H., Lim K. H., Li J., Chen P., Adv. Func. Mater., 2014, 24(20), 3021—3026
[30] Liu Y., Liu Y., Lee J., Lee J. H., Park M., KimY. H., Analyst, 2017, 142, 1149—1156
[31] Atchudan R., Edison T., Aseer K. R., Perumal S., Karthik N., Lee Y. R., Biosens. Bioelectron., 2018, 99, 303—311
[32] Roshni V., Divya O., Curr. Sci. India, 2017, 112(2), 385—390
碳量子点的合成及其应用 摘要：碳量子点具有良好的光学性质，是一种零维碳纳米材料，多种方式合 成制备出的碳量子点粒径尺寸分布均匀，分散性良好，水溶性也较好，碳量子点 的应用也非常广泛，在医学领域，化学合成，环境改善方面等都有很好的应用。 关键词：碳量子点；合成 引言 近年来，碳量子点（CQDs）作为一种新型发光体材料，它不仅具有一定的发 光特性，而且也具有光稳定性。更重要的是，碳量子点不像其它的难溶物质，它 的溶解性较好，在水溶液或者其它溶剂中都有较好的溶解性。在化学检测和合成 方面，碳量子点可以功能化，因其优点众多，碳量子点受到了广泛的关注。不仅 如此，碳量子点表面含有大量的基团，例如羟基和羧基等，可以和多种物质进行 合成，使它具有水溶性和生物相容性。碳量子点表面的含氧基团更是为检测水体 和土壤中的重金属提供了路径。碳量子点还具有荧光特性，它的荧光性质为各种 传感器提供了有力条件，可以用来检测各种金属或者非金属离子。碳量子点的发现，可以追溯到2004年。Xu等人[1]在使用电弧放电法分离纯化单壁碳纳米管的 过程中，意外发现了一种新型的纳米级荧光材料，这是碳量子点的最早的发现。 之后Sun等人[2]在2006年用 Nd:YAG激光对石墨和水泥的混合物进行激光刻蚀，然后对其表面进行钝化，制备出了纳米尺寸的碳类似物，并称之为碳点。 目前碳量子点的制备方法可分为两大类：“自上而下”和“自下而上”。 “自上而下”主要包括电弧放电法、激光销蚀法、电化学法和强酸氧化法等。 “自下而上”包括溶剂热合成法、微波合成法、模板法、燃烧法等。同时碳点在 化学传感器、生物成像、药物载体、指纹识别、光治疗技术等方面有实际的用途。下面对碳点的合成方法和具体的应用领域进行简单的介绍。 一、碳量子点的合成方法
微波辅助法一步合成荧光碳点用于水中三价铁离子的检测徐源;陈艳华;丁兰 【摘要】以柠檬酸为碳源,丙三醇为反应溶剂和微波吸收介质,通过微波辅助法一步合成了荧光碳点.该方法快速、环保,合成的碳点尺寸均一、分散性好.利用透射电子显微镜、荧光光谱、紫外光谱、红外光谱和X射线光电子能谱对所合成碳点的结构和性质进行了表征.基于三价铁离子能够选择性地猝灭碳点荧光的特性,建立了基于碳点检测实际水样品中Fe3+的方法.该方法线性范围为5～50 μmol/L,检出限为2.16 μmol/L,在加标样品中Fe3+的加标回收率为96.8%～106.0%.%Carbon dots(CDs)were synthesized through one-pot microwave-assisted synthesis method using citric acid as carbon source,glycerol as solvent and passivation agent.The obtained CDs have uniform size and good dispersion.The proposed synthesis method is rapid,simple and eco-friendly.The CDs were applied to detecting Fe3+in practical water samples based on fluorescence(FL)quenching mechanism with a linear range of 5—50 μmol/L,a detection limit of 2.16 μmol/L and the recoveri es of 96.8%—106.0%,which showed good feasibility in detection of Fe3+in practical water samples. 【期刊名称】《高等学校化学学报》 【年(卷),期】2018(039)007 【总页数】7页(P1420-1426) 【关键词】碳点;微波辅助法;Fe3+检测;荧光猝灭法
碳纳米点合成（微波法） 【实验目的】 1、了解碳纳米点的基本性质（发光性质等）及应用前景 2、掌握微波法制备碳纳米点的操作过程 【实验仪器】 微波炉（提供微波加热），手提式紫外分析仪，去离子超纯水机，电子天平 【实验原理】 近年来，由碳元素构成的各种纳米材料诸如富勒烯、石墨烯、碳纳米管和碳纳米点等不断被发现，碳纳米材料以其优良的性质成为21世纪科技创新的前沿领域。尤其作为一种新型的碳纳米材料，碳纳米点因具有良好的水溶性、稳定性、低毒性、耐光漂白以及很好的生物相容性，正引起人们极大的关注，有望替代有机染料和多含重金属元素的半导体量子点在生物成像与传感、光催化及光电器件等领域的应用。 作为新型碳纳米材料，碳纳米点以其优异的物理和化学性质吸引了国内外学者的广泛关注和研究。为制备出荧光性能优良的碳纳米点，世界各国研究人员已经建立了多种制备碳纳米点的新方法。其中，微波技术已经成为一种重要的合成碳纳米点的化学手段。例如，2009年，Zhu等人报道了一种简单、经济的制备荧光碳纳米点的微波辅助热解法，具体过程为：将一定量的聚乙二醇（PEG-200）和糖类物质（葡萄糖和果糖等）溶解在蒸馏水中形成透明溶液，然后将该溶液在微波炉中加热，随着反应的进行，溶液颜色由无色逐渐变为黄色，最后为黑色，即得到了荧光碳纳米点。通过改变微波处理时间，可以很好地控制碳纳米点的尺寸及发光特性。微波处理时间越久，碳纳米点尺寸越大，发光向长波长移动。 【实验内容】 1、将1 g柠檬酸和1 g（2 g）尿素溶于20 mL去离子水中形成透明溶液； 2、将混合溶液放入750 W的微波炉中微波加热15 min左右，在此过程中反应液从无色溶液逐渐变为淡棕色溶液最后变为深褐色粘稠状固体，表明形成了碳纳米点； 3、取少量反应产物溶于去离子水中，置于紫外分析仪下，分析两种碳纳米点样品的发光特性。 【注意事项】 1、药品称量需认真，以免所制备的两种碳纳米点的发光性质差别不明显； 2、微波加热的时间要掌握好，加热时间太短或太长都会影响碳纳米点质量和发光性质。 【思考题】 正常情况下，柠檬酸和尿素质量比为1:1制备的碳纳米点发光为蓝色，1:2为绿色，但是为何有时所制备的两种碳纳米点发光颜色差别不明显？试分析可能原因。
微波法制备碳量子点及其光学性能研究 摘要 传统的有机染料、半导体量子点等的制备方法复杂，设备和原料成本较高，合成环境 不友好，还容易发生光漂白，并且量子产率较低。作为碳纳米材料领域中的一名新成员， 碳量子点(CDs)具有极好的荧光稳定性、水溶性、化学惰性、低毒性、抗漂白性以及生物 相容性，激发波长和发射波长可调控，无闪光现象等优点。另外,碳量子点还有合成过程 简单,仪器设备和原料成本低廉，制备过程可控等优点，使得它可以在生物标记[1]，生物 成像和生物传感[2]，分析检测[3,4]、光催化[5]和光电器件[6]等领域被广泛的研宄与应用。 目前已经有很多方法成功合成了具有荧光性能的碳量子点，然而很多合成方法因为制 备过程繁琐，原料相对昂贵，反应时间长，荧光量子产率低等缺点，对碳量子点的应用前 景造成阻碍。因此，当前最重要的是寻找一种合成设备和仪器简单，原料成本低廉，并且 能快速有效合成碳量子点，以实现荧光碳量子点的大批量合成。微波法制备过程简单，反 应条件能够程序控制，反应速度快，一步完成合成与钝化，并且荧光量子产率相对较高， 因此能够广泛用于荧光碳量子点的合成。 本实验采用微波合成的方法，以柠檬酸为碳源，尿素为表面修饰剂一步合成具有荧光 的碳量子点。通过改变反应温度、时间，结果得到的碳量子点的碳化程度不一样。此外， 对所制备的碳点进行了形态、结构的表征及光学性质的研究。该方法合成操作简单，加热 和反应速度快，所需时间短，能量高且均匀，所用原料价格低廉易得，绿色环保，适用于 碳点的大批量生产。 第一章绪论 纳米世界在原子和分子等微观世界和宏观物体世界交界过度区域，纳米的长度量级为10-9 m。二十世纪后期新兴的纳米材料，其在光学、电学、热学、力学、磁学以及化学等 方面具有优良的特性，使其受到了人们广泛的研究。纳米材料即纳米量级结构材料的简称。纳米材料狭义上是指用晶粒尺寸为纳米级的微小颗粒制成的各种材料，其粒径为0.1- 100nm。广义上所说的纳米材料包括二维纳米薄膜和纳米材料的超晶格等,一维纳米线、纳 米管、纳米棒等，以及零维的纳米粒子。现在，各种纳米材料在物理，化学，材料科学， 临床医学以及生命科学等领域具有广泛应用[7]。 纳米效应是在纳米尺度下，物质的电子波性和原子间的相互作用会受到尺寸大小的影响，此时物质表现出的性质完全不同，纳米材料的熔点，磁性，电学，光学，力学以 及化学活性等性能和传统物质都不一样，具有独特的性能。小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应、介电域效应是纳米级物质具有的独特的四大效应，这些效应使纳米材料在光、电、热、力、机械等方面表现出不同于常规材料的性质，并且很多纳米材料具有很好 的荧光特性。这些性质使纳米材料在生物应用、分析检测、光学器件及光催化，新型能源
碳点的研究现状 一、引言 碳点是指直径在1到10纳米之间的碳纳米颗粒，具有优异的光学和电学性能。近年来，碳点研究成为了热门话题，因其在生物荧光成像、 药物传递等领域中具有广泛应用前景。本文将对碳点的研究现状进行 全面详细地探讨。 二、碳点的制备方法 1. 热分解法：将有机化合物加热至高温，产生碳化物，然后通过氧化 或酸处理得到碳点。 2. 电化学法：利用电解反应在电极表面生成碳点。 3. 激光剥离法：利用激光脉冲将固体材料剥离成细小颗粒，并通过后 续处理得到碳点。 4. 微波辅助法：利用微波辐射加速有机化合物的分解和聚合反应，得 到碳点。 5. 水热合成法：将有机物与金属离子在高温高压下反应生成稀释溶液，再通过酸处理得到碳点。 三、碳点的表征方法 1. 透射电子显微镜（TEM）：观察碳点的形貌和尺寸。 2. 紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）：测定碳点的吸收特性。
3. 荧光光谱：测定碳点的荧光特性。 4. X射线衍射（XRD）：分析碳点的晶体结构。 5. 傅里叶变换红外光谱（FTIR）：分析碳点表面官能团。 四、碳点在生物成像中的应用 1. 生物荧光成像：利用碳点在近红外区域的发射波长，可以有效避免组织自身荧光干扰，提高成像质量。 2. 细胞追踪：通过将碳点与靶细胞标记，可以实现对细胞行为和迁移轨迹的跟踪。 3. 药物递送载体：利用碳点作为药物递送载体，可以提高药物稳定性和生物利用度。 五、碳点在电化学储能中的应用 1. 锂离子电池：利用碳点作为负极材料，可以提高电池循环寿命和容量。 2. 超级电容器：利用碳点作为电极材料，可以提高超级电容器的能量密度和循环寿命。 六、碳点在催化领域中的应用 1. 水处理：利用碳点作为催化剂，可以降解有机物和重金属离子。 2. 氢气制备：利用碳点作为催化剂，可以促进氢气的产生和分离。 七、结论
碳量子点荧光材料的制备及其对金属离子检测的应用研究进展肖秀婵; 秦淼; 李强林; 任亚琦; 周筝 【期刊名称】《《功能材料》》 【年(卷),期】2019(050)009 【总页数】6页(P63-68) 【关键词】碳量子点; 制备方法; 金属离子检测; 应用领域 【作者】肖秀婵; 秦淼; 李强林; 任亚琦; 周筝 【作者单位】成都工业学院智慧环保大数据中心成都 611730 【正文语种】中文 【中图分类】X832 0引言 重金属污染已成为全球性环境问题之一，对人类健康造成不可逆转性的损害。重金属具有分布广泛、形态多样、降解难、毒性高等特点，可以通过各种形式进入到土壤、空气和水体中，最终通过食物链或者直接接触的方式进入人体，并在体内累积，导致生物体内的蛋白质结构发生不可逆的改变，影响组织细胞功能，进而引发各种疾病[1]。随着人们健康意识和环保意识的增强，重金属检测技术的研究越来越受 到重视。目前已有多种检测方法可以实现灵敏的重金属离子检测，如原子吸收光谱法、原子荧光发射法、电感耦合等离子质谱法和荧光探针法等，可用于微量或痕量重金属离子的测定[2-4]，但受限于检测过程繁琐、运行费用高、不易携带且需要
经过专门训练的人员操作等缺点，这些技术难以满足日益增长的现场监测和在线分析等需求。因此，开发快速、灵敏、准确的重金属分析方法，对于保护环境和提高人类的生存质量均具有重要意义。 碳量子点(carbon quantum dots, CQDs)是由分散的类球状碳颗粒组成，尺寸极 小(在10 nm以下)，具有荧光性质的新型纳米碳材料[5]。自从2004年美国南卡 罗莱纳大学的Xu等[6]在制备单壁碳纳米管(SWCNTs)时，首次发现了可以放出明亮荧光的碳量子，随后2006年Sun等[7]通过激光烧蚀石墨粉和水泥获得荧光碳点，近年来吸引了越来越多的科学家广泛关注。碳量子点具有极小的尺寸、优良的水溶性、化学稳定性、低毒性、良好的生物相容性、低廉的成本、较强的[1]量子 限域效应、稳定的荧光性能等一系列优异性能，在生物成像、有机物分析和光催化等多个领域具有潜在的应用前景，因此具有巨大的研究价值[8-9]。 CQDs在金属离子识别与检测领域的应用是目前研究的热点之一。在水溶液中，CQDs的荧光可以有效地被电子受体或者电子给体所猝灭，CQDs的光引发电子转移性质可被用于纳米探针检测金属离子[10]。该方法具有线性范围宽、灵敏度高和选择性高等优点，且样品制备简单无需复杂的前处理、测试所需样品量少，因此在水溶液中的重金属离子快速定性定量检测方面具有极大的研究开发价值[11]。 本文对碳量子点材料制备方法及其在金属离子检测过程中的研究进展进行了综述，以期为寻找高性能、多功能的碳量子点的制备方法和应用领域提供思路。 1 碳量子点材料的制备方法 截至目前，制备碳量子点的方法主要分为两类：“自上而下”和“自下而上”[12]。其中“自上而下”的方法是利用大尺寸结构的原材料通过物理或化学的方法得到小尺寸的碳量子点，例如，石墨烯薄片[6]、纳米管[7]常作为原材料。典型的方法有 激光刻蚀、电弧放电和电化学合成。“自上而下”的方法可以通过调节各自的反应参数达到对产物尺寸的调控，对边界结构的控制通常是不容易实现的[13]。“自
碳量子点自下而上制备方法专利技术综 述 摘要：本文综述了碳量子点的相关技术背景，按照“自下而上”法综述了碳 点的技术演进路线。 关键词：碳点荧光制备 一、概述 碳量子点是一种尺寸小于10nm的分散的类球形荧光碳纳米颗粒，其制备方 法通常包括自上而下法和自下而上法，自下而上制备碳点的方法倾向于由小变大，大多为化学合成法，方法简单，碳点一般为无定形结构，量子效率较低，但有些 碳点的发光效率可与传统的半导体量子点相当或相媲美。 二、碳点自下而上法技术路线演进 图1“自下而上”法专利技术路线演进 2.1 燃烧法 燃烧法是制备碳点常用的方法，此法原料简单、可选自无机和有机碳材料。2007年，Liu等[1]首次报道利用燃烧蜡烛灰法制备碳点，他们用铝箔收集不完全 燃烧产生的蜡烛灰，将其放入硝酸溶液中回流，经过离心、调至中性、透析等最 终获得分散性较好的发光碳点。将这些碳点在聚丙烯酰胺凝胶内进行电泳分离， 根据在电泳中移动的快慢，得到粒径约为1nm、在315nm激发光下发射波长逐渐
红移的九种碳点。这一特征为碳点对多种标记物的同时检测带来了希望，但该法 制备的碳点量子产率仅为0.8％-1.9％。 2.2 模板法 模板法是指在特定的支撑材料上合成CDs，该方法可以防止CDs在高温处理 过程中发生团聚。Li等人[2]用了一个这样的路线，用表面活性剂修饰的硅纳米球 作为模板，阻碍纳米粒子在高温时的凝聚来定位碳点的生长。该法制备步骤复杂，但制得的CDs荧光量子产率较高，粒径分布均匀水溶性好生物毒性低，在生物传 感器生物成像及生物标记方面有很好的应用前景。 2.3 水热/溶剂热法 水热法是指以水为溶剂，利用高温高压的条件，在反应釜中合成物质。溶剂 热法是由水热法的延伸，它与水热法的区别在于所使用的溶剂为有机溶剂而不是水。2010 年 Zhang等[3]首次报道水热法制备量子点，其将抗坏血酸溶于去离子 水中再加入乙醇形成混合液，将混合液放入高压反应釜中，升温加热后萃取、透 析得到碳量子点。溶剂热法制备CDs过程简单产率较高，但有机溶剂具有一定毒性，水热法反应设备操作简便、绿色环保、产物不需再纯化、适合大规模工业生产，碳点粒径均匀具有较高的荧光性能和细胞相容性。 2.4 热解法 热解法主要以有机物为碳源，利用有机物在高温下热解炭化形成碳点。热分 解法的碳源来源广泛，可通过控制分解程度而得到具有不同性质的CQD。2010年 本实验室的wang等[4]以十八烯为溶剂十六胺为表面钝化剂在300℃热解柠檬酸一 步获得粒径为47nm可溶于油的无定形碳点，其荧光量子产率为53％。 2.5 微波法 微波消解合成法主要是利用微波消解碳前驱体而制备CDs 同其他的方法相比，微波法合成简便。Wang等[5]人将鸡蛋壳膜洗涤、除去蛋白质和杂质，然后在马弗 炉中加热到并保温获取ESM灰烬，以ESM灰烬为碳源，经微波处理合成碳量子点。虽然微波法操作简便快捷，但所得产物粒径分布不均匀，需进一步分离。
基于上转换发光的碳量子点制备及应用研究 邓亚峰;周奕华;钱俊;罗妍;吴丽辉 【摘要】CQDs have the characteristics of easy preparation,low toxicity,high chemical inertia,stable fluorescence properties and so on.CQDs and other carbon nanomaterials (such as fullerene,carbon nanotubes and graphene) have attracted the attention of researchers.The synthesis,properties,modification and application of CQDs are discussed in this paper,especially on the Up Conversion Photoluminescence that long wavelength excitation can emit short wavelength.Some implications for the synthesis,modification and application of CQDs based on up conversion photoluminescence are discussed in this paper too.%碳量子点具有易制备、低毒性、化学惰性高、荧光特性稳定等特点,和其他碳纳米材料(如富勒烯、碳纳米管和石墨烯等)一样引起了研究者的广泛关注.本文将从碳量子点的合成、特性、改性和应用等方面进行阐述,并对其受长波长光激发后可发出短波长光的这一上转换发光特性进行重点综述,为今后碳量子点的合成、改性以及应用提供一定的参考.【期刊名称】《影像科学与光化学》 【年(卷),期】2017(035)006 【总页数】10页(P884-893) 【关键词】上转换发光;碳量子点;合成;改性 【作者】邓亚峰;周奕华;钱俊;罗妍;吴丽辉
一步水热法合成荧光碳点检测锰(Ⅶ) 李俊芬;王冬秀;李鹏霞;董川 【摘要】以苦杏仁酸和脯氨酸为碳源和氮掺杂剂,采用一步水热法合成氮掺杂的蓝色荧光水溶性碳点(CDs),通过透射电镜、红外光谱、X射线光电子能谱、紫外可见吸收光谱和荧光光谱法等手段进行表征.合成的CDs粒径均匀,尺寸约为 (2.62±0.20)nm,表面存在氨基、羟基、羧基、C詤C等官能团.最大激发和发射波长分别为360和450 nm,具有典型的激发波长依赖性,相对量子产率为7.86％,稳定性好.基于荧光共振能量转移(FRET)原理,CDs的荧光可被Mn髪有效猝灭.在1～100μmol/L(即0.055～5.500 mg/L)范围内,Mn髪浓度与CDs的荧光猝灭程度呈线性关系,相关系数(R2)为0.9986,检出限为0.04μmol/L(2.20μg/L),具有高灵敏度和良好的选择性.此CDs可进入HepG2细胞内,发出蓝光,且胞内荧光强度与Mn 髪浓度大致呈线性关系.将此碳点用于环境水样和细胞内Mn髪含量的检测,结果良好. 【期刊名称】《分析化学》 【年(卷),期】2019(047)005 【总页数】8页(P731-738) 【关键词】碳点;合成;荧光猝灭;锰髪检测 【作者】李俊芬;王冬秀;李鹏霞;董川 【作者单位】山西大学化学化工学院 ,太原030006;山西大学化学化工学院 ,太原030006;山西大学化学化工学院 ,太原030006;山西大学环境科学与工程研究中心 ,太原030006
【正文语种】中文 1 引言 近年来，碳点(CDs)由于其独特的光学性质和潜在的生物医学应用价值引起了广泛关注[1,2]。与传统的金属量子点(QDs)相比，CDs制备方法简单、材料廉价、对 环境友好，具有优异的荧光性能、化学惰性、水溶性、低毒性和生物相容性[3～5]。CDs颗粒表面含有丰富的羧基、羟基、羰基等官能团，易与离子发生作用而导致CDs荧光猝灭。基于CDs的金属离子荧光探针是光学传感器领域的研究热点[6,7]。锰元素是维持人体健康的主要微量元素，对于组织生长、新陈代谢和抗氧化至关重要。人体所需Mn主要来自食物和水，过量的Mn可引起神经紊乱、DNA突变、极度虚弱，甚至永久性残疾[8]。因此，准确测定环境水、土壤、食物和生物样品 中Mn含量很重要[9]。世界卫生组织[10]和我国《生活饮用水卫生标准》 (GB5749-85)[11]规定水中Mn的最大允许浓度为0.1 mg/L; 我国《食品营养强化剂使用标准》(GB4880-2012)[12]规定调制乳粉(儿童用乳粉和孕产妇用乳粉除外)Mn使用量为0.3～4.3 mg/kg。目前，测定Mn含量的方法包括原子吸收光谱法[13]、高效液相色谱法[14]、电感耦合等离子体质谱法[15]、溶出伏安法[16]和 分光光度法[17]等。这些方法存在一定的局限性，如测定过程复杂、检测范围窄、灵敏度低等。而有关Mn检测的荧光探针方法的报道很少。Gong等[18]报道了一种基于CDs的环境水样和草药中Mn的检测方法。因此，建立简便、灵敏度高、 选择性好的Mn荧光检测方法非常必要。 CDs的合成方法有水热合成法、微波辅助法、热分解法、电化学氧化法等。其中，水热合成法具有绿色环保、易于大批量合成的优势，应用最广泛。合成碳点的材料主要分为两类：天然材料(例如牛奶、大蒜、生物质焦油等)和有机分子(如乳糖、 柠檬酸、聚乙烯亚胺等)。柠檬酸常作为合成高荧光性能碳点的碳源。如Zhang等
碳点的制备及在荧光分析中的应用 郭颖;李午戊;刘洋;杨连利 【摘要】综述了碳点的制备方法、碳源材料以及碳点在荧光分析中的应用（包括生物成像、生物分子检测和金属离子检测）。碳点的合成方法包括自上而下法（电弧放电法、激光消融法、电化学合成法和酸氧化法）及自下而上法（微波法、水热法和超声法），并对碳点的发展前景进行了展望（引用文献79篇）。%A review on the preparation of carbon dots,carbon source materials as well as application of carbon dots in fluorescence analysis(including biological imaging,biological molecule detection and metal ion detection)was presented.Methods for preparation of carbon dots comprising the methods of top-down (including arc discharge method,laser ablation method,electrochemical method and acid oxidation method)and bottom-up (microwave method,hydrothermal method and ultrasonic method)were described.Prospects on the trends of development in this field were also given (79 ref.cited). 【期刊名称】《理化检验-化学分册》 【年(卷),期】2016(052)008 【总页数】7页(P986-992) 【关键词】碳点;制备;荧光分析;应用 【作者】郭颖;李午戊;刘洋;杨连利
碳点的紫外吸收 一、引言 碳点是一种新型的纳米材料，具有很多独特的性质和应用前景。其中，碳点的紫外吸收性质备受关注。本文将从碳点的定义、制备方法、紫 外吸收机理、影响因素以及应用等方面进行详细介绍。 二、碳点的定义 碳点是一种直径在1-10纳米之间的纳米材料，由于其尺寸小且表面积大，具有很多独特的物理和化学性质。碳点通常由芳香族化合物或聚 合物通过高温热解或激光剥离等方法制备而成。 三、制备方法 目前，碳点的制备方法主要包括物理法和化学法两种。 1.物理法 物理法主要包括激光剥离法和高温热解法。激光剥离法是利用强激光 将固体材料表面层剥离下来形成纳米颗粒，并通过后续处理得到单分 散的碳点。高温热解法则是将芳香族化合物或聚合物加热至高温条件 下分解生成碳原子，然后通过控制反应条件得到碳点。 2.化学法
化学法主要包括溶剂热合成法、微波辅助合成法、水热合成法等。其 中溶剂热合成法是将芳香族化合物或聚合物与有机溶剂混合，在高温 高压反应条件下形成碳点。微波辅助合成法则是利用微波辐射促进芳 香族化合物或聚合物在溶液中的裂解和重组反应，从而形成碳点。水 热合成法则是将芳香族化合物或聚合物与水混合，在高温高压条件下 形成碳点。 四、紫外吸收机理 碳点的紫外吸收机理主要涉及到其电子结构和表面官能团。通常认为，碳点的紫外吸收主要由其π-π*跃迁和n-π*跃迁引起。其中，π-π*跃 迁是指由于电子在分子内部的共轭结构中发生激发而导致的电荷转移；n-π*跃迁则是指由于分子中存在非共轭官能团而引起的电荷转移。 五、影响因素 碳点的紫外吸收性质受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面。 1.粒径大小 碳点的粒径大小对其紫外吸收性质有很大的影响。通常情况下，随着 碳点粒径的减小，其紫外吸收峰会向高能区移动。 2.表面官能团 碳点表面官能团的种类和含量也会对其紫外吸收性质产生影响。例如，含有羟基官能团的碳点通常会表现出更强的紫外吸收峰。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利说明书 (10)申请公布号CN 114456807 A (43)申请公布日2022.05.10 (21)申请号CN202210195514.1 (22)申请日2022.03.02 (71)申请人江苏锦测环保科技有限公司 地址226500 江苏省南通市如皋市城北街道海阳北路999号麦腾智慧天地A3幢508、509室 (72)发明人王天宇韩凯王霄华余永生田耀中 (74)专利代理机构 代理人 (51)Int.CI C09K11/65 B82Y20/00 B82Y30/00 B82Y40/00 G01N21/64 权利要求说明书说明书幅图(54)发明名称 一种水体中重金属离子检测的荧光 探针及检测方法 (57)摘要 本发明公开了一种水体中重金属离 子检测的荧光探针及检测方法，该荧光探 针为氮掺杂碳点‑碳纳米管复合材料，该
检测方法包括以下步骤：S1、配制成探针 溶液；S2、向探针溶液中加入待测水体样 品，搅拌，静置3‑15min；S3、将溶液置 于波长为300‑350nm的激发光下，检测溶 液在450‑500nm处的荧光强度；S4、利用 预先建立的标准曲线，计算得到待测水体 样品中的重金属离子含量。本发明构建了 一种氮掺杂碳点‑碳纳米管复合材料作为 荧光探针，并用以进行水体中的重金属离 子检测，通过对常规碳点材料进行改进， 藉由改性碳纳米管作为载体并进行氮掺 杂，可克服传统的碳点易团聚等缺陷，能 够实现水体中重金属离子的高灵敏度检 测。 法律状态 法律状态公告日法律状态信息法律状态 2022-05-10公开发明专利申请公布 2022-05-27实质审查的生效IPC(主分 类):C09K11/65专利申请 号:2022101955141申请 日:20220302 实质审查的生效 2022-12-23授权发明专利权授予
荧光碳点在重金属离子检测方面的应用 李焕焕 【摘要】重金属离子污染日趋严重,极大地危害了人类的身体健康,如何有效的检测重金属离子成为治理污水的当务之急.荧光碳点作为一种新型的碳纳米材料,具有荧 光性质稳定、荧光强度高、低毒性和生物相容性好等特性,在检测重金属离子研究领域引起了极大的研究兴趣.本文综述了荧光碳纳米颗粒在荧光检测Hg2+、Cu2+、Fe3+以及其他金属离子上的最新进展,并对荧光碳点的研究趋势和未来前景进行了展望. 【期刊名称】《广州化工》 【年(卷),期】2019(047)007 【总页数】3页(P41-42,45) 【关键词】荧光碳点;重金属离子;检测 【作者】李焕焕 【作者单位】天津工业大学材料科学与工程学院, 天津 300387 【正文语种】中文 【中图分类】O657.3 近年来随着我国工业化进程加快，重金属离子的污染越来越严重，并且重金属离子极易通过食物链富集，最终危害人体健康[1]，因此重金属离子污染的治理刻不容缓。其中，在污染防治中，首先要实现对重金属离子的快速有效检测。研究者已经
开发出了许多检测金属离子的方法，包括光学法、毛细管电泳法、电化学法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子质谱分析法等。然而，这些方法中的大多数都有局限性，比如复杂的处理、高成本的检测和耗时的操作[2]。因此，需要寻找一种操作 简单且低成本的金属离子检测方法。作为一种新型的碳纳米材料，荧光碳点由于其独特的性质而受到科学家的强烈关注。 1 荧光碳点的简介 碳点(Carbon Dots，CDs)是一类粒径尺寸小于10纳米的新型荧光碳纳米材料。2004年，美国南卡罗莱纳大学Scrivens等[3]从单壁碳纳米管的纯化中意外分离 出具有荧光的碳纳米材料。2006年，美国克莱姆森大学Sun等[4]采用激光刻蚀 法制备并钝化修饰后得到了具有荧光的碳纳米材料，首次将其命名为CDs。碳点 的粒径尺寸一般只有几个纳米，具有很大的比表面积，由于其具有优异的水分散性、化学和光稳定性、无毒性、低成本，易于表面官能化和优异的光学性能，荧光碳点逐渐成为碳纳米材料家族中冉冉升起的一颗新星。 与传统的有机荧光染料以及金属半导体量子点相比，荧光碳点具有低毒性、良好的生物相容性、荧光强度高、荧光稳定性好等特点，被广泛应用到金属离子和阴离子检测、有机小分子及生物分子检测等方面的研究[5]。碳点作为新型金属离子荧光 探针，其容易被电子受体高效淬灭，据此可有效检测重金属离子，并在一定范围内进行重金属离子浓度的痕量分析。 2 金属离子检测 2.1 汞离子 汞离子是最具毒性的金属离子之一，由于其对人类健康和环境具有极其有害的影响而受到了很大的关注。汞是一种剧烈的神经毒素，长期暴露于含有高浓度汞的环境中会对大脑、神经系统和免疫系统造成伤害。因此，对Hg2+的敏感性和选择性检测对于环境、分析和生物医学的应用非常重要。至今为止，已经有许多技术和方法
氨基化荧光碳点制备及其荧光探针构建 张春林;张勇;车望远;李钒;房玉海;洪志飞;刘长军 【摘要】Objective To fabricate an immunofluorescence probe system of carbon dots conjugated antibody based on antigen-antibody reaction principles.Methods A green one-step microwave assisted pyrolysis method was applied to preparing fluorescent carbon dots (CDs) using aminoglucose as carbon source and the obtained CDs were conjugated with antibody via EDC/NHS reactions to build CDs based fluorescent probe.Furthermore,the properties of CDs and CDs based probe system were evaluated by Fourier transform infrared (FTIR) spectra,transmission electron microscopy (TEM),UV-vis absorption and so on.Results The as-prepared CDs showed excellent fluorescence and hydrophilicity and CDs based immunofluorescence probe exhibited the capability of quick detection of E.coli O157:H7.Cinclusion Fluorescent CDs as one new emerging environment-friendly nanomaterial has great potential in biosensors.%目的:依据抗原-抗体免疫荧光分析原理,构建荧光碳点-大肠杆菌抗体免疫荧光探针.方法:选取富含氨基的氨基葡萄糖为碳源,通过微波加热法制备荧光碳点,再通过EDC/NHS化学偶联法与大肠杆菌抗体结合,形成免疫荧光探针.利用荧光光谱仪、透射电子显微镜、红外光谱仪、紫外-可见光吸收光谱仪等评价碳点以及荧光探针的理化性能.结果:制备的碳点具有优异荧光性能与水溶性,构建的免疫荧光探针可实现大肠杆菌快速检测.结论:碳点是一种环境友好、荧光性能稳定的新型纳米功能材料,有望成为一种优秀的检测试剂.
新型荧光碳点的制备及金属离子的检测
摘要 越来越多的科学家开始关注碳纳米结构，荧光碳点已经成为了碳纳米材料家族的一位新成员，与其他纳米材料相比，他们具有很多独特和新颖的性质，如稳定的荧光性能，可自由调节的激发和发射波长。碳点的制备方法很多,本文主要研究荧光碳点的制备方法最终采用水热和微波法制备出碳点，再用制备出的碳点来检测金属离子。 关键词：荧光碳点；条件探索;微波法；水热法；金属离子
ABSTRACT In this research, an assay for liberation of drug has been developed based on the properties of localized surface plasmon resonance (LSPR) of gold nanorods . The mechanism of liberation of drug resulted from gold nanorods has been investigated. On the other hand, the optimal experimental condition suitable for in vivo has also been conducted. The results illustrate that this approach is simple and effective .Our research should offer a new technique in clinical treatment. Keywords: Gold nanorods; Localized surface plasmon resonance；Cysteien; Doxorubicin
微波辅助合成一维氧化锌纳米棒及其表征 焦晓燕;申世刚;邢爽;邱宇;赵英萍 【摘要】采用微波辅助快速高效制备出具有高比表面积的花状结构一维氧化锌纳米棒.初步探讨了醋酸锌与六亚甲基四胺(HMTA)投料比、氨水(或氢氧化钠)的用量和微波加热时间对最终产物的形貌及粒径分布的影响.合成样品通过X线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、场发射扫描电镜(FESEM)等方法对其结构、组成及形貌进行了表征,结果显示:氧化锌纳米棒为纯六方纤锌矿晶体结构,纳米棒直径为30～45 nm,长1～2μm. 【期刊名称】《河北大学学报（自然科学版）》 【年(卷),期】2015(035)003 【总页数】7页(P265-271) 【关键词】微波辅助;纳米氧化锌;微观结构 【作者】焦晓燕;申世刚;邢爽;邱宇;赵英萍 【作者单位】河北北方学院理学院,河北张家口075000;河北大学化学与环境科学学院,河北保定071002;河北大学化学与环境科学学院,河北保定071002;河北北方学院理学院,河北张家口075000;河北北方学院理学院,河北张家口075000;河北北方学院理学院,河北张家口075000 【正文语种】中文 【中图分类】O469
Key words: microwave-assisted synthesis; nano zincoxide; microstructure 第一作者：焦晓燕(1971-)，女，河北北方学院讲师，河北大学在读博士，主要从事分析化学方向研究. E-mail:**************** 通信作者：申世刚(1964-)，男，河北阜城人，河北大学教授，博士生导师，主要从事分析化学研究. E-mail:**************.cn 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1～100 nm)的材料. 当尺寸在纳米尺度范围时，就具有了独特的量子尺寸效应、量子隧道效应、表面效应以及体积效应等，表现出更优良的性质，如非迁移性、荧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力等，被广泛应用于气体传感、催化、能源和电光纳米元件等 [1]，因此被誉为“21 世纪最有前景的材料”. 尤其是一维纳米氧化锌(纳米管、纳米棒、纳米线)更是ⅡA-ⅥA族化合物中最重要的紫外半导体光电器件材料之一，其主要特点就是宽禁带，在室温下带隙能达3.37 eV，激子束缚能为 60 meV，在波长小于375 nm的紫外光照射下，可产生光致电子/空穴对；并且，纳米氧化锌在水中接受光照后，能够在其表面生成高活性的氢氧自由基，氧化有机物使其降解. 因此，一维纳米氧化锌广范应用于光催化剂 [2-3]、气体传感器 [4]、太阳能电池 [5-6]、生物传感器 [7]、紫外光检测器 [8]等. 氧化锌的微观结构多种多样，有纳米带状、花状、塔状、管状等，已报道的合成方法包括直接沉淀法、均匀沉淀法、溶胶-凝胶法、水热合成法、离子络合法、气-液-固催化反应生长法和热氧化法等
湖北省物价局、湖北省财政厅关于调整疾病预防控制系统收费标准的通知 正文： ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 湖北省物价局、湖北省财政厅关于调整疾病预防控制系统收费标准的通知 （鄂价费规〔2014〕15号） 省卫生厅，各市、州、直管市、神农架林区物价局、财政局： 为加强疾病预防控制系统收费管理，规范收费行为，我们对疾病预防控制系统收费标准进行了清理和修订，现就有关问题通知如下，请遵照执行。 一、疾病预防控制机构从事食品、保健食品、食品包装材料、化妆品等监测、检测、检验（以下统称检测）收费按《省物价局省财政厅关于制定我省产品质量监督检验收费标准及有关问题的通知》（鄂价费[2010]27号）规定执行。其他检测收费按附件规定项目及标准执行。鄂价费[2010]27号文件及本通知未列的检测项目及收费标准应报省物价局、省财政厅制定。 二、疾病预防控制机构可对委托的检测事项按照“谁委托、谁付费”的原则向委托方收费；对属于监督检查范围内的检测不得收费。 三、对于同一个送检样品因检测机构的原因需要复检的，不得另行收费。 四、疾病预防控制机构制作、由用户自愿购买的健康教育宣传资料、音像制品、展板及其他各种宣传品，改按服务性收费项目实行备案管理，使用税务发票。 五、疾病预防控制系统所属医疗机构（门诊部）除从业人员预防性健康体检外，其他的收费项目按医疗机构收费标准执行。从业人员预防性健康体检收费标准另文下达。 六、检测应按照国家规定的项目和频次或委托方的要求进行，超过规定或委托方请求范围外的，不得