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三价铁离子检验方法三价铁离子（Fe^3+）是一种重要的金属离子，广泛存在于生活和工业生产中。
因此，对三价铁离子的检验方法具有重要的意义。
本文将介绍几种常见的三价铁离子检验方法，以供参考。
首先，最常见的三价铁离子检验方法之一是使用铁试剂进行检验。
铁试剂是一种特殊的试剂，可以与三价铁离子发生化学反应，产生明显的颜色变化。
通过观察颜色的变化，可以初步判断样品中是否含有三价铁离子。
这种方法简单易行，适用于一般的实验室条件。
其次，还可以利用分光光度法进行三价铁离子的检验。
分光光度法是一种精密的化学分析方法，可以准确测定样品中三价铁离子的浓度。
通过将样品溶液置于分光光度仪中，利用三价铁离子的特定吸收波长进行测定，可以得到准确的检测结果。
这种方法适用于需要高精度检测的实验室和工业生产领域。
另外，离子色谱法也是一种常用的三价铁离子检验方法。
离子色谱法利用离子交换柱分离样品中的离子，并通过检测器进行检测和定量分析。
这种方法准确可靠，适用于各种类型的样品。
除了上述方法外，还可以采用电化学方法进行三价铁离子的检验。
电化学方法利用电极在电解质溶液中与三价铁离子发生氧化还原反应，通过测定电流和电压的变化来判断样品中三价铁离子的含量。
这种方法操作简便，适用于现场快速检测。
综上所述，三价铁离子的检验方法多种多样，可以根据实际需要选择合适的方法进行检验。
在进行三价铁离子检验时，需要根据样品的特点和检测要求选择合适的方法，并严格按照操作规程进行操作，以确保检测结果的准确性和可靠性。
希望本文介绍的几种常见的三价铁离子检验方法能够对相关工作和研究提供帮助。
检验三价铁离子的方法
首先，最常见的方法之一是分光光度法。
这种方法利用三价铁离子与某种试剂
形成有色化合物，然后利用分光光度计测定其吸光度，从而推断三价铁离子的浓度。
这种方法操作简单，灵敏度高，适用于各种类型的样品。
但是，需要注意的是，选择合适的试剂对于结果的准确性有着重要的影响，因此在选择试剂时需要慎重。
其次，还有一种常见的方法是电化学法。
这种方法利用电化学技术，通过测定
三价铁离子在电极上的电流或电位变化来确定其浓度。
这种方法具有灵敏度高、准确性好的特点，尤其适用于对三价铁离子进行定量分析。
但是，需要注意的是，电化学法对实验条件的要求较高，操作过程中需要严格控制各种因素，以确保实验结果的准确性。
另外，还有一种常见的方法是荧光光谱法。
这种方法利用三价铁离子与某种荧
光试剂形成荧光化合物，然后利用荧光光谱仪测定其荧光强度，从而推断三价铁离子的浓度。
这种方法具有操作简便、准确性高的特点，尤其适用于对三价铁离子进行快速检测。
但是，需要注意的是，选择合适的荧光试剂对于结果的准确性有着重要的影响，因此在选择荧光试剂时需要慎重。
综上所述，检验三价铁离子的方法有很多种，每种方法都有其特点和适用范围。
在实际应用中，我们需要根据具体的实验要求和条件选择合适的方法，以确保实验结果的准确性和可靠性。
希望本文介绍的几种方法能对大家有所帮助，谢谢阅读！。
三价铁离子的检验方法三价铁离子是一种重要的化学物质，在工业生产和环境监测中具有广泛的应用。
因此，对三价铁离子的检验方法显得尤为重要。
本文将介绍几种常见的三价铁离子检验方法，希望能对相关领域的科研人员和工程技术人员有所帮助。
首先，最常用的三价铁离子检验方法之一是分光光度法。
这种方法利用三价铁离子在特定波长下的吸光度进行检测，通过比对标准曲线来确定样品中三价铁离子的浓度。
分光光度法具有灵敏度高、操作简便、结果准确的特点，因此在实际应用中得到了广泛的推广和应用。
其次，还有一种常见的三价铁离子检验方法是电化学法。
电化学法是利用电极在电解质溶液中与被检测物质发生氧化还原反应来测定物质浓度的方法。
对于三价铁离子的检测，可以利用特定的电极和电解质溶液，通过测定电极电位的变化来确定三价铁离子的浓度。
电化学法具有操作简便、灵敏度高的特点，适用于实验室和现场的三价铁离子检测。
除了上述两种方法外，还有一种常见的三价铁离子检验方法是络合滴定法。
络合滴定法是利用络合剂与三价铁离子发生络合反应，通过滴定确定络合剂与三价铁离子的化学计量比，从而计算出三价铁离子的浓度。
络合滴定法具有结果准确、操作简便的特点，适用于实验室中对三价铁离子进行定量分析。
需要注意的是，在进行三价铁离子检验时，应该根据实际情况选择合适的检测方法，并严格按照方法操作规程进行操作，以确保检测结果的准确性和可靠性。
综上所述，分光光度法、电化学法和络合滴定法是目前常见的三价铁离子检验方法，它们各自具有特定的优点和适用范围。
在实际应用中，可以根据具体情况选择合适的方法进行三价铁离子的检验，以满足不同领域的需求。
希望本文介绍的内容能够对相关领域的科研人员和工程技术人员有所帮助。
检验3价铁离子的方法3价铁离子是一种有机铁离子，其化学式为[Fe(H2O)3]3+，它具有一个中心铁原子和三个水分子，水分子在其周围拥有六个氢原子，氢原子与中心铁原子之间形成六面体结构，使得3价铁离子具有非常稳定的结构。
3价铁离子在环境污染、食品行业、医药行业以及其他领域均有重要的应用，因此有必要检测它的存在。
检验3价铁离子的方法检测3价铁离子的方法有很多，例如化学发光检测、质控固相萃取检测、多元回归分析检测等。
1.学发光检测化学发光检测是使用一种光化学反应去检测3价铁离子的常用方法。
该反应能产生发光，可以用于检测3价铁离子的存在。
步骤：（1）准备需要的试剂和设备：铁的发光试剂、高效液相色谱（HPLC）、紫外可见分光光度计（UV-Vis）等；（2）将样品中的铁发光试剂用HPLC进行分离；（3）利用UV-Vis光谱仪进行定性检测；（4）在可见光波段上观察样品的发光强度，以确定样品中3价铁离子的含量。
2.控固相萃取检测质控固相萃取检测是一种新兴的检测技术，它可以通过与特定的分子结合来萃取和检测分析化合物。
质控固相萃取检测可以有效地检测3价铁离子的存在。
步骤：（1）准备所需质控固相萃取介质、样品等；（2）将质控固相萃取介质与样品混合；（3）将样品中的3价铁离子与质控固相介质结合；（4）将固相介质移植到实验平台，使用质谱仪或紫外分光光度计来检测样品中3价铁离子的含量，以确定其存在。
3.元回归分析检测多元回归分析检测是一种数据分析技术，它可以通过多种变量之间的关系，对样本的相互影响力、影响范围以及影响力的程度进行综合分析，从而检验样品中3价铁离子的存在。
步骤：（1）设置模型：根据样品的测量数据建立模型；（2）确定变量：确定多元回归分析模型中的变量；（3）分析数据：利用多元回归分析技术对数据进行分析；（4）检验结果：从回归分析模型上，检测样品中3价铁离子的含量，以确定其存在。
结论3价铁离子在环境污染、食品行业、医药行业以及其他领域均有重要的应用，因此有必要检测它的存在。
水中二价铁、三价铁及总铁离子的测定（邻菲罗啉分光光度法）本方法适用于循环冷却水和天然水中总铁离子的测定，其中含量小于1mg/L。
1、原理亚铁离子在pH值3-9的条件下，与邻菲罗琳反应，生成桔红色络合离子，此络合离子在pH值3-4.5时最为稳定。
水中三价铁离子用盐酸羟胺还原成亚铁离子，即可测定总铁。
2、试剂2.1、HAc-NaAc缓冲溶液（pH≈5.0）：称取136g醋酸钠，加水使之溶解，在其中加入120 mL冰醋酸，加水稀释至500mL。
2.2 、HCl溶液（1+1）。
2.3、盐酸羟胺溶液（10%）：新鲜配制。
2.4、邻二氮菲溶液（0.15%）：新鲜配制2.5、铁标准溶液的配制铁标准储备液:准确称取0.7020g硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2.6H2O],溶于1+1硫酸50mL中,转移至1000mL容量瓶中,加水至标线,摇匀.此溶液每毫升含铁0.1mg.吸取上述铁标准溶液10mL，移入100mL容量瓶中用水稀释至刻度，此溶液为1mL含0.01mg铁标准溶液。
3、仪器3.1、分光光度计4、分析步骤4.1标准曲线的绘制分别取1mL含0.01mg铁标准溶液0、2、4、6、8、10mL于6只50mL 比色管中，加水至约25mL分别依次加入1mL 10%盐酸羟胺溶液，稍摇动；加入2.0mL 0.15%邻二氮菲溶液及5mL HAc-NaAc缓冲溶液，加水稀释至刻度，充分摇匀。
放置10min后于510nm处，用比色皿，以试剂空白作参比，测其吸光度，以吸光度为纵坐标，铁离子毫克数为横坐标，绘制标准曲线。
4.2水样的测定取水样50mL于150mL锥形瓶中，用盐酸调节使水呈酸性，pH＜3，刚果红试纸显蓝色。
加热煮沸10分钟，冷却后移入50mL比色管中，加10%盐酸羟胺溶液1mL（测二价铁时不加），摇匀，1分钟后再加0.15%邻菲罗琳溶液2mL，及5mL HAc-NaAc缓冲溶液后用水稀释至刻度。
10分钟后于510nm处，以试剂空白作参比，测其吸光度。
检验3价铁离子的方法
3价铁离子是一种离子，也称为三价铁离子、铁3+离子或绿铁离子，其形式为Fe3+。
一般检测三价铁离子，可采用半定量的方法。
如下所示：
1. 将试样中溶解的测量体积取出，用量筒称出规定的定量体积，加入pH=5，0的缓冲溶液，搅拌并静置。
2. 将步骤1的混合液向反应比色槽中加入立体显色剂-亚磷酸苯肼，调节pH=6，0，插入比色球和雄蕊，静置 5~10 分钟，使时间和温度稳定。
3. 比较比色槽内及参考棒处的颜色，根据比色代表的色级区分等级，确定三价铁离子的浓度值。
4. 计算公式：铁三价含量＝测量体积×比色槽等级×K值
其中K值可根据立体显色剂，反应体积，检测波长，考虑受干扰因素而有所不同。
此外，三价铁离子也可以通过电位或原位等化学方法测量，即把实验样品中的Fe3+与某种电位测定法或滴定法中的载体金属物质，如铝或钡，等电化离子互换反应，从而获得三价铁离子浓度值。
通过检测三价铁离子，可有效检测出水体中的有害物质，促进生态环境的健康发展。
第２期 收稿日期：２０２０－１０－０８碳点的性质、制备及其应用研究柳樱华 ，吴继强，于娇娇（兰州石化职业技术学院，甘肃兰州 ７３００６０）摘要：碳点因其优越的光学和化学稳定性、良好的生物兼容性、制备简单等优点，在很多领域，如生物传感、生物成像、药物传输、光电元件等方面得到了广泛的应用。
本文对近年碳点的研究工作如碳点的性质（结构组成、光学性质）、制备方法及应用做了整理和总结，并对将来碳点的研究方向做了展望。
关键词：碳点；性质；制备；荧光－比色双模式中图分类号：ＴＢ３４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０２０）０２－００７５－０５ＴｈｅＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＣａｒｂｏｎＤｏｔｓａｎｄＴｈｅｉｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓＬｉｕＹｉｎｇｈｕａ ，ＷｕＪｉｑｉａｎｇ，ＹｕＪｉａｏｊｉａｏ（ＬａｎｚｈｏｕＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｒｂｏｎｄｏｔｓ（ＣＤｓ）ｈａｖｅｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｉｎｍａｎｙｆｉｅｌｄｓ，ｓｕｃｈａｓｉｎｂｉｏｓｅｎｓｉｎｇ，ｂｉｏｉｍａｇｉｎｇ，ｄｒｕｇｄｅｌｉｖｅｒｙａｎｄｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｅｖｉｃｅ，ｄｕｅｔｏｔｈｅｉｒｓｕｐｅｒｉｏｒｏｐｔｉｃａｌａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｓｉｍｐｌｅｓｙｎｔｈｅｔｉｃｒｏｕｔｅｓａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｃａｒｂｏｎｄｏｔｓｓｕｃｈａｓｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ），ｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｏｆＣＤｓｉｎｆｕｔｕｒｅｗｅｒｅａｌｓｏｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｏｎｄｏｔｓ；ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ；ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ；ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔａｎｄｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｉｃｄｕａｌｍｏｄｅ１ 引言碳点作为碳纳米材料家族的成员之一，于２００４年被Ｘｕ等［１］在用电弧放电技术纯化单壁碳纳米管的过程中首次发现。
检验三价铁离子的方法
首先，最常用的方法是原子吸收光谱法。
该方法利用三价铁离子在特定波长下吸收特定波长的光线的原理，通过测量吸光度来确定三价铁离子的浓度。
这种方法操作简便，结果准确可靠，因此在实验室中被广泛应用。
其次，离子色谱法也是一种常用的检验三价铁离子的方法。
该方法利用三价铁离子与特定试剂形成有色络合物，然后通过色谱仪分离并测定络合物的浓度来确定三价铁离子的浓度。
这种方法对于样品的前处理要求较高，但是具有灵敏度高、选择性好的优点。
另外，还有一种常用的方法是电化学法。
该方法利用三价铁离子在电极上的氧化还原反应来测定其浓度。
这种方法操作简单，且对样品的前处理要求不高，因此在实际应用中具有一定的优势。
除了上述方法外，还有一些其他的方法，如分光光度法、荧光法等，它们都可以用来检验三价铁离子的浓度。
不同的方法各有优缺点，具体选择应根据实际需要和条件来确定。
总的来说，检验三价铁离子的方法有很多种，每种方法都有其
适用的场合和特点。
在实际应用中，我们应根据具体情况选择合适的方法，并严格按照操作规程进行操作，以确保测定结果的准确性和可靠性。
希望本文介绍的方法对大家有所帮助。
1. 水中铁含量的测定方法：〔实验原理〕常以总铁量（mg/L）来表示水中铁的含量。
测定时可以用硫氰酸钾比色法。
Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3（红色）〔实验操作〕 1．准备有关试剂（1）配制硫酸铁铵标准液称取0.8634 g分析纯的NH4Fe(SO4)2·12H2O溶于盛在锥形瓶中的50 mL蒸馏水中，加入20 mL 98％的浓硫酸，振荡混匀后加热，片刻后逐滴加入0.2 mol/L的KMnO4溶液，每加1滴都充分振荡混匀，直至溶液呈微红色为止。
将溶液注入l 000 mL的容量瓶，加入蒸馏水稀释至l 000 mL。
此溶液含铁量为0.1 mg/mL。
（2）配制硫氰酸钾溶液称取50 g分析纯的硫氰酸钾晶体，溶于50 mL蒸馏水中，过滤后备用。
（3）配制硝酸溶液取密度为1.42 g/cm3的化学纯的硝酸191 mL慢慢加入200 mL蒸馏水中，边加边搅拌，然后用容量瓶稀释至500 mL。
2．配制标准比色液取六支同规格的50 mL比色管，分别加入0.1 mL、0.2 mL、0.5 mL、1.0 mL、2.0 mL、4.0 mL硫酸铁铵标准液，加蒸馏水稀释至40 mL后再加5 mL硝酸溶液和1滴2 mol/L KMnO4溶液，稀释至50 mL，最后加入l mL硫氰酸钾溶液混匀，放在比色架上作比色用。
3．测定水样的含铁总量取水样40 mL装入洁净的锥形瓶中，加入5 mL硝酸溶液并加热煮沸数分钟。
冷却后倾入与标准比色液所用相同规格的比色管中，用蒸馏水稀释至50 mL处，最后加入1 mL硫氰酸钾溶液，混匀后与上列比色管比色，得出结果后用下式进行计算并得到结论。
式中“相当的硫酸铁铵标准液量”指的是配制标准比色液时所用的硫酸铁铵标准液的体积。
2, 铁离子测定仪技术指标测量范围0to400μg/LFe解析度0.01mg/L 1μg/L 0.01mg/L精度读数的±2%±0.04mg/L读数的±8%±10μg/L波长/光源470nm硅光源555nm硅光源标准配置主机、HI93721-01试剂、HI731313玻璃比色皿两个、9V电池主机、HI93746-01试剂、HI731313玻璃比色皿两个、9V电池测量方法采用EPA推荐的方法中用于天然水和处理水的315B法，铁和试剂反应使样剂呈淡蓝色采用EPA推荐的方法中用于天然水和处理水的315B法，铁和试剂反应使样剂呈淡蓝色3. 水中铁离子含量测定方法-- 二氮杂菲分光光度法铁在深层地下水中呈低价态,当接触空气并在pH大于5时, 便被氧化成高铁并形成氧化铁水合物(Fe2O3•3H2O)的黄棕色沉淀,暴露于空气的水中, 铁往往也以不溶性氧化铁水合物的形式存在。
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48h(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 process1.3 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 CDsFig.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+ againstdi 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 water154.8596.81.1109.7597.40.42019.4897.40.6Tap water155.18103.80.51010.15101.51.02020.03100.20.7Lakewater55.29106.00.61010.58105.90.62020.32101.60.5Table 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. 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