CN108929672B - 一种以虾壳为碳源的碳量子点及其制备方法和在检测抗坏血酸中的应用 - Google Patents
一种以虾壳为碳源的碳量子点及其制备方法和在检测抗坏血酸中的应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108929672B CN108929672B CN201810534230.4A CN201810534230A CN108929672B CN 108929672 B CN108929672 B CN 108929672B CN 201810534230 A CN201810534230 A CN 201810534230A CN 108929672 B CN108929672 B CN 108929672B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon quantum
- ascorbic acid
- fluorescence
- preparation
- quantum dot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 40
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 14
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 title abstract description 128
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 title abstract description 62
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title abstract description 28
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 title abstract description 27
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 title abstract description 27
- MBLBDJOUHNCFQT-LXGUWJNJSA-N aldehydo-N-acetyl-D-glucosamine Chemical compound CC(=O)N[C@@H](C=O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO MBLBDJOUHNCFQT-LXGUWJNJSA-N 0.000 title description 3
- 241000238557 Decapoda Species 0.000 claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 claims description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 8
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 3
- 239000012982 microporous membrane Substances 0.000 claims description 3
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 2
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 2
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims description 2
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 claims 1
- JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N chromium(6+) Chemical compound [Cr+6] JOPOVCBBYLSVDA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 41
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 abstract description 14
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 10
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012921 fluorescence analysis Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002211 L-ascorbic acid Substances 0.000 description 35
- 235000000069 L-ascorbic acid Nutrition 0.000 description 35
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 25
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 24
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 14
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 13
- 241000143060 Americamysis bahia Species 0.000 description 10
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 description 6
- QIVBCDIJIAJPQS-VIFPVBQESA-N L-tryptophane Chemical compound C1=CC=C2C(C[C@H](N)C(O)=O)=CNC2=C1 QIVBCDIJIAJPQS-VIFPVBQESA-N 0.000 description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 5
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 5
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 4
- VYFYYTLLBUKUHU-UHFFFAOYSA-N dopamine Chemical compound NCCC1=CC=C(O)C(O)=C1 VYFYYTLLBUKUHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N gallic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 4
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 3
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 3
- 238000000695 excitation spectrum Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 229960004799 tryptophan Drugs 0.000 description 3
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 2
- ZZZCUOFIHGPKAK-UHFFFAOYSA-N D-erythro-ascorbic acid Natural products OCC1OC(=O)C(O)=C1O ZZZCUOFIHGPKAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000002918 Fraxinus excelsior Nutrition 0.000 description 2
- 241000276457 Gadidae Species 0.000 description 2
- 229930003268 Vitamin C Natural products 0.000 description 2
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 229940098773 bovine serum albumin Drugs 0.000 description 2
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 229960003638 dopamine Drugs 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 229940074391 gallic acid Drugs 0.000 description 2
- 235000004515 gallic acid Nutrition 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 2
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 2
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000019154 vitamin C Nutrition 0.000 description 2
- 239000011718 vitamin C Substances 0.000 description 2
- OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 100676-05-9 Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC1C(O)C(O)C(O)C(OC2C(OC(O)C(O)C2O)CO)O1 OWEGMIWEEQEYGQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N Maltose Natural products O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)OC(O)[C@H](O)[C@H]1O GUBGYTABKSRVRQ-PICCSMPSSA-N 0.000 description 1
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 1
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- QIVBCDIJIAJPQS-UHFFFAOYSA-N Tryptophan Natural products C1=CC=C2C(CC(N)C(O)=O)=CNC2=C1 QIVBCDIJIAJPQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001430 chromium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001784 detoxification Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002284 excitation--emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000001506 fluorescence spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 1
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 1
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 238000002211 ultraviolet spectrum Methods 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 238000004832 voltammetry Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
- G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
- G01N2021/6432—Quenching
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种以虾壳为碳源的碳量子点及其制备方法和在检测抗坏血酸中的应用。将虾壳经高温灼烧后的灰分研磨后分散到超纯水中，并经离心、过滤、透析后得到碳量子点溶液。利用碳量子点和Cr6+构建复合荧光探针，利用荧光分析法构建线性关系曲线，进而实现对抗坏血酸的定量检测。该方法成本低廉、灵敏度高、线性关系好、操作简便易行、选择性较好。
Description
技术领域
本发明涉及一种以虾壳为碳源的碳量子点及其制备方法和在检测抗坏血酸中的应用。
背景技术
碳量子点(Carbon Quantum Dots，简称CQDs或CDs)是一种与半导体量子点有相似光学性能的环境友好型荧光纳米材料。尽管是纳米大家族中的后起之秀，但它却因其具有激发光谱连续且宽广、一元激发，多元发射、荧光强且稳定性好等优异的荧光性能，并且还具有粒径小(直径小于10nm)、分子量低、生物毒性低、制备成本低廉、易于功能化修饰和反应条件温和等优势，正逐渐代替金属量子点和有机染料被广泛应用于光电器件、重金属离子检测、化学传感器、光催化、生物标记与细胞成像等领域。
L-抗坏血酸(Ascorbic Acid，简称AA)，通常又叫维生素C(Vitamin C，简称VC)，是重要的水溶性维生素之一，主要作用是维持机体的正常生理功能，但机体不能自身合成,而只能且必须从食物和药物中来摄取。机体氧化、还原等复杂的代谢过程中通常会有抗坏血酸的广泛参于，而且它能促进抗体的生长和形成，增强对各种疾病的抵抗力，同时还具备有一定程度的解毒作用。研究发现机体缺乏抗坏血酸可能会导致多种怪异疾病，其含量的高低程度通常会作为营养分析及某些疾病诊断的重要指标之一。
因此，发展一种简单便利的抗坏血酸分析法来用于生活日常食品的检测是非常重要的。目前，抗坏血酸的测定方法很多，大量文献上已有报道，主要集中于以下几种方法：电化学法、滴定法、高效液相色谱法、光度法、酶法、荧光光谱法、伏安法等。其中，某些方法要求的实验条件较为苛刻和操作技术较高，而有些方法步骤复杂繁琐，不利于快速分析的要求。
发明内容
本发明提供了一种以虾壳为碳源的碳量子点及其制备方法和在检测抗坏血酸中的应用。利用碳量子点和Cr6+构建复合荧光探针，利用荧光分析法构建线性关系曲线，进而实现对抗坏血酸的定量检测。该方法成本低廉、灵敏度高、线性关系好、操作简便易行、选择性较好。
本发明采取的技术方案为：
一种以虾壳为碳源的碳量子点的制备方法，包括以下步骤：将虾壳清洗后烘干，然后在220～240℃下高温煅烧4.5～6h得到灰分；将灰分研磨成粉末，并将粉末加入到超纯水中超声分散，并经离心、上清液过滤、滤液透析后得到碳量子点溶液。
进一步地，所述烘干的温度为80℃；所述高温煅烧的温度和时间分别优选为230℃、5h。
所述粉末与超纯水的比值为2g：80～120mL；优选为2g：100mL。
所述超声的时间为0.8～1.5h；优选为1h。
所述离心的条件为：离心机转速9000～10000rpm/min，离心时间为25～40min；进一步地，优选为：离心机转速9500rpm/min，离心时间为30min。
所述过滤指的是经过0.22μm微孔膜过滤，所述透析指的经截留分子量为3500Da的透析袋中进行透析10～15h；优选为透析12h。
本发明还提供了根据上述制备方法制备得到的碳量子点，其分布均匀，粒径在3～8nm。
本发明以廉价的虾壳为碳源，所得碳量子点具备良好的荧光性能和光稳定性，其在激发波长为340nm时，在400nm波长处具有最强的荧光强度，且荧光发射峰的峰形良好。且制备过程操作简单，所使用的溶剂只有水，是一种绿色无污染的制备方法。
本发明还提供了根据所述的制备方法制备得到的碳量子点在检测抗坏血酸中的应用。
本发明还提供了一种抗坏血酸的检测方法，包括以下步骤：将碳量子点溶液和Cr6+水溶液混合得到CQDs/Cr6+复合荧光探针溶液，并调节pH为7.0，然后向CQDs/Cr6+复合荧光探针溶液中加入不同终浓度的抗坏血酸水溶液，测试各体系在340nm激发波长下的荧光强度；以25～95μM范围内的抗坏血酸浓度为横坐标，400-420nm处的荧光强度的最大值为纵坐标构建线性曲线，进而测得待测液中抗坏血酸的浓度。
当往CQDs中加Cr6+离子，随着Cr6+离子浓度增加，荧光发射光谱逐渐红移，从400nm移到420nm，如图5所示；当往CQDs/Cr6+复合荧光探针溶液中逐渐加AA，由于AA把体系中Cr6+离子还原到Cr3+离子，导致荧光发射光谱逐渐蓝移，从420nm移到400nm，如图3所示，从而恢复到CQDs本身的400nm发射光谱。因此选取400-420nm处的荧光强度的最大值为纵坐标构建线性曲线。
进一步地，所述CQDs/Cr6+复合荧光探针溶液中，Cr6+水溶液的终浓度为140μM。CODs的荧光强度随着Cr6+浓度的增加，荧光淬灭程度加大，当Cr6+浓度达到140μM时，CODs的荧光猝灭达到60％；本专利选择Cr6+浓度达到140μM用于检测AA。虽然随着Cr6+浓度的继续增加，CQDs的荧光进一步猝灭，但猝灭幅度不大，如果Cr6+浓度太大，将会消耗更多AA，从而导致检测AA不灵敏。
进一步地，所述线性曲线的线性方程为Y＝637.15+4.75C，其中Y为400-420nm处的荧光强度的最大值；C为抗坏血酸浓度，单位为μM；线性相关系数为R＝0.993，检测限最低可以达到1.14μM。
本发明提供的碳量子点在检测抗坏血酸的应用及抗坏血酸的检测方法中，碳量子点与Cr6+结合后，碳量子点的荧光强度被淬灭，在添加AA后，Cr6+和加入的AA之间发生氧化还原反应生成了Cr3+离子，碳量子点的荧光随之恢复，AA的浓度越大，荧光恢复的程度越高，并在0～178μM范围内，AA的浓度与体系在400-420nm处的荧光强度的最大值处的荧光强度值成线性相关，线性相关系数为0.993。进而可实现对待测AA浓度的定量检测。
本发明公开的碳量子点实现AA检测的原理为：以虾壳为碳源制备的碳量子点在400nm发射波长下的激发图谱(340nm波长处具有最大荧光强度)、在340nm激发波长下的发射图谱(400nm波长处具有最大荧光强度)和Cr6+离子的紫外吸收图谱产生很大程度的重叠，从而可以有效的发生荧光内滤效应(IEF)，所以碳量子点的荧光可以被Cr6+而不是Cr3+离子快速且有效猝灭。而且添加AA后，Cr6+离子和加入的AA之间发生氧化还原反应生成了Cr3+离子，因而碳量子点的荧光可以恢复。
与现有技术相比，本发明公开的以虾壳为碳源的碳量子点的制备方法环保简单，可直接利用碳量子点与Cr6+离子构建的复合荧光探针实现对AA的定量检测，该检测方法灵敏度高、线性关系好、操作简便易行、选择性好、抗干扰能力强。
附图说明
图1为实施例1中碳量子点的TEM图；
图2为在不同激发波长之下的实施例1中的碳量子点的荧光发射光谱图；
图3为向CQDs/Cr6+复合荧光探针溶液中加入不同浓度AA溶液后的荧光发射光谱图；
图4为以AA浓度对检测体系在400-420nm处的荧光强度的最大值处的荧光强度值构建的线性关系图；
图5为向CQDs中加入不同浓度的Cr6+后的荧光发射光谱图；
图6为碳量子点的激发光谱、发射光谱与Cr6+离子的紫外吸收光谱图；
图7为Cr6+离子及加入AA后的的紫外光谱图。
图8为CQDs/Cr6+体系检测抗坏血酸的选择性和抗干扰实验图。
具体实施方式
实施例1
一种以虾壳为碳源的碳量子点的制备方法，包括以下步骤：
称量10.0g干虾洗干净后放置在烘箱中，于80℃环境下烘干水分后取出，待自然冷却至室温，然后将其放入坩埚中置于马弗炉中于230℃下高温煅烧5h，待煅烧后的灰分自然冷却至室温后研磨成粉末。
称取2.0g粉末加入到100mL超纯水中混合搅拌摇匀，放入超声仪中超声使其均匀分散。将溶液超声处理1h后使用高速离心机设置转速为9500rpm/min，离心时间为30min，将其离心并除去掉大颗粒物质，收集上清液。
所得上清液通过0.22μm微孔膜过滤以获得淡黄色过滤溶液，最终产物溶液在使用前在截留分子量为3500Da透析袋中进一步透析12h，取透析袋外的溶液即得碳量子点(CQDs)溶液。
利用透射电镜图(TEM)对CQDs的形貌进行分析，如图1所示，可以看出所制备的CQDs为球形，粒径主要分布在3～5nm的范围内，平均在4nm左右，且分布较为均匀。
与大多数荧光碳量子点类似，本发明所制备的CQDs也具有激发依赖性荧光行为的性质，如图2所示，随着激发波长的改变从300至360nm，CQDs发射峰位置和荧光强度都在不断变化。当激发波长为340nm时，CQDs的荧光光谱在波长400nm处具有最强的荧光发射峰，峰形良好，故后面对AA检测时荧光测定时激发波长均设定λex＝340nm。这种激发依赖性荧光行为是由于不同尺寸的CQDs的光学选择和CQDs的表面缺陷产生。
实施例2
实施例1得到的碳量子点溶液在检测抗坏血酸中的应用。
所述检测的方法为：将1mL的实施例1得到的碳量子点溶液和0.1mL的Cr6+水溶液混合得到CQDs/Cr6+复合荧光探针溶液，Cr6+的终浓度为140μM；并加入0.6mL PBS缓冲溶液调节pH为7.0，然后向CQDs/Cr6+复合荧光探针溶液中加入不同终浓度的抗坏血酸水溶液，15min后，测试各体系在340nm激发波长下的荧光强度，如图3所示。以0～178μM范围内的抗坏血酸浓度为横坐标，400-420nm处的荧光强度的最大值处的荧光强度值为纵坐标构建线性曲线，如图4所示，在25～95μM范围内可以得到一个良好的线性关系，线性方程为Y＝637.15+4.75C，其中Y为400-420nm处的荧光强度的最大值；C为抗坏血酸浓度，单位为μM；线性相关系数为R＝0.993，检测限最低可以达到1.14μM；进而测得待测液中抗坏血酸的浓度。
实施例3
CQDs/Cr6+复合荧光探针溶液中Cr6+浓度的选择
分别取1.0mL实施例1所制备的CQDs，然后向其中分别加入不同终浓度的Cr6+溶液，并加入0.6ml PBS缓冲溶液，调节pH到7.0，制得CQDs/Cr6+探针水溶液，10min后测定上述体系的荧光强度，如图5，从图5可以看出，利用干虾碳源制备的CQDs溶液在300nm处有很强的荧光，一旦向该溶液中加入不同浓度Cr6+之后，CQDs的荧光便会急剧猝灭，且随着Cr6+浓度的增加，荧光强度逐渐降低，当Cr6+离子浓度达到140μM，体系的荧光猝灭达到60％。当Cr6+浓度超过140μM，体系的荧光强度继续猝灭，但猝灭幅度不大，假如以更高浓度的Cr6+离子与CQDs复合构建荧光探针，则再加入AA后，将会消耗更多AA，从而导致检测AA不灵敏，因此本发明选取终浓度140μM的Cr6+溶液与CQDs混合得到CQDs/Cr6+复合荧光探针溶液用以检测AA。
实施例4
碳量子点对AA的检测机理探讨
为了研究体系荧光回升的机理，本发明继续研究了相关的荧光、紫外图谱。从图6中可以看出，碳量子点在400nm发射波长下的激发图谱(340nm波长处具有最大荧光强度)、在340nm激发波长下的发射图谱(400nm波长处具有最大荧光强度)和Cr6+离子的紫外吸收图谱产生很大程度的重叠，从而可以有效的发生荧光内滤效应(IEF)，所以碳量子点的荧光可以被Cr6+离子而不是Cr3+离子快速且有效猝灭。而且添加AA后，Cr6+离子和加入的AA之间发生氧化还原反应生成了Cr3+离子，因而碳量子点的荧光可以恢复。
从图7也可以看出，六价铬离子分别在270nm和372nm处有较宽的紫外特征吸收峰，当加入12.5μM AA时，372nm处的紫外峰吸光度会下降，说明此时AA已经还原了一部分的Cr6+离子，从而紫外峰吸光度会减弱；当加入50μM AA时，372nm处的紫外峰完全消失不见，说明Cr6+离子和足量的AA发生了氧化还原反应且Cr6+离子几乎完全被还原成了Cr3+离子，从而抑制了Cr6+离子对碳量子点荧光的猝灭，并且使得碳量子点荧光恢复。
实施例5
选择性实验
一个稳定优良的荧光探针，必须有较好的选择性和抗干扰能力。为了探究此种荧光纳米材料的抗干扰能力和选择性，本发明选择了一些常见物质没食子酸(GA)、L-色胺酸(L-Try)、牛血清白蛋白(BSA)、蔗糖(Suc)、麦芽糖(Mal)、色氨酸(Trp)、尿素(Uera)、硫脲(Thi)、多巴胺(DA)来做选择性试验。以上所有物质及AA的终浓度均为178μM，实验结果如图8所示，当往CQDs/Cr6+体系中加入相同浓度的生物分子时，加入AA使体系的荧光回升程度最大，并且除AA外，其他离子或生物分子对CQDs/Cr6+体系荧光的回升程度几乎可以忽略。综上实验结果表明，Cr6+离子在猝灭CQDs荧光及AA回升CQDs/Cr6+探针的荧光时，均具有很好的选择性和抗干扰性。
上述参照实施例对一种以虾壳为碳源的碳量子点及其制备方法和在检测抗坏血酸中的应用进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种以虾壳为碳源的碳量子点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将虾壳清洗后烘干，然后在220~240 ℃下高温煅烧4.5~6 h得到灰分；将灰分研磨成粉末，并将粉末加入到超纯水中超声分散，并经离心、上清液过滤、滤液透析后得到碳量子点溶液；
所述粉末与超纯水的比值为2g：80~120mL；
所述透析指的经截留分子量为3500Da的透析袋中进行透析10~15h。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超声的时间为0.8~1.5h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述离心的条件为：离心机转速9000~10000rpm/min，离心时间为25~40 min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述过滤指的是经过0.22 μm微孔膜过滤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810534230.4A CN108929672B (zh) | 2018-05-29 | 2018-05-29 | 一种以虾壳为碳源的碳量子点及其制备方法和在检测抗坏血酸中的应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810534230.4A CN108929672B (zh) | 2018-05-29 | 2018-05-29 | 一种以虾壳为碳源的碳量子点及其制备方法和在检测抗坏血酸中的应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108929672A CN108929672A (zh) | 2018-12-04 |
| CN108929672B true CN108929672B (zh) | 2021-06-29 |
Family
ID=64449594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810534230.4A Active CN108929672B (zh) | 2018-05-29 | 2018-05-29 | 一种以虾壳为碳源的碳量子点及其制备方法和在检测抗坏血酸中的应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108929672B (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109884006B (zh) * | 2019-02-15 | 2021-05-25 | 华东师范大学 | 时间分辨型荧光材料在检测抗坏血酸含量上的应用 |
| CN110054172A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-07-26 | 新乡医学院 | 一种以海产品废弃物为碳源合成蓝色发光碳量子点的方法及其应用 |
| CN111879741B (zh) * | 2020-07-15 | 2023-03-28 | 安徽师范大学 | 一种检测α-葡萄糖苷酶活性的方法 |
| CN112574743A (zh) * | 2020-12-14 | 2021-03-30 | 广西大学 | 多掺杂型碳量子点的一步水热合成方法 |
| CN112920190B (zh) * | 2021-01-27 | 2022-04-15 | 重庆师范大学 | 一种多巴胺和间二苯酚反应产物及其制备方法和应用 |
| CN112852420B (zh) * | 2021-02-04 | 2022-04-26 | 四川农业大学 | 一种碳量子点荧光探针及检测甲砜霉素含量的方法 |
| CN115404075A (zh) * | 2022-09-07 | 2022-11-29 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种磁性石墨烯量子点及其制备方法与应用 |
| CN116023940B (zh) * | 2023-01-10 | 2023-11-24 | 齐鲁工业大学(山东省科学院) | 一种黄绿色纤维素基碳量子点、制备方法及其在铬（vi）和抗坏血酸检测中的应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103592268A (zh) * | 2013-10-31 | 2014-02-19 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 基于荧光内滤效应的碳纳米点的应用 |
| CN105567228A (zh) * | 2016-01-27 | 2016-05-11 | 山西大学 | 一种n,p,s共掺杂的荧光碳量子点及其制备方法和应用 |
| CN105754593A (zh) * | 2016-01-27 | 2016-07-13 | 山西大学 | 一种空心荧光碳量子点及其制备方法和应用 |
| CN106395789A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-02-15 | 安徽师范大学 | 一种碳点的合成方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104403665A (zh) * | 2014-12-10 | 2015-03-11 | 东华大学 | 一种基于虾的废弃物制备氮掺杂碳量子点的方法 |
| CN105060269A (zh) * | 2015-07-23 | 2015-11-18 | 华南理工大学 | 一种大豆基碳量子点和多孔碳材料及其制备方法和应用 |
| CN106892419A (zh) * | 2017-01-20 | 2017-06-27 | 中国海洋大学 | 一种海产品制备的碳量子点及其检测方法和应用 |
-
2018
- 2018-05-29 CN CN201810534230.4A patent/CN108929672B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103592268A (zh) * | 2013-10-31 | 2014-02-19 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 基于荧光内滤效应的碳纳米点的应用 |
| CN105567228A (zh) * | 2016-01-27 | 2016-05-11 | 山西大学 | 一种n,p,s共掺杂的荧光碳量子点及其制备方法和应用 |
| CN105754593A (zh) * | 2016-01-27 | 2016-07-13 | 山西大学 | 一种空心荧光碳量子点及其制备方法和应用 |
| CN106395789A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-02-15 | 安徽师范大学 | 一种碳点的合成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108929672A (zh) | 2018-12-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108929672B (zh) | 一种以虾壳为碳源的碳量子点及其制备方法和在检测抗坏血酸中的应用 | |
| Pacquiao et al. | Highly fluorescent carbon dots from enokitake mushroom as multi-faceted optical nanomaterials for Cr6+ and VOC detection and imaging applications | |
| WO2020093639A1 (zh) | 一种基于磁性分子印迹核/壳聚合物的藻红蛋白比率荧光传感器的制备方法 | |
| CN108384539B (zh) | 一种绿色荧光碳量子点、制备方法及其应用 | |
| CN103788944B (zh) | 一种氮掺杂碳量子点的简易绿色合成方法 | |
| CN108774519B (zh) | 一种抗坏血酸的检测方法 | |
| Sun et al. | Chiral colorimetric recognition of amino acids based on silver nanoparticle clusters | |
| Hamishehkar et al. | Carbon dots preparation as a fluorescent sensing platform for highly efficient detection of Fe (III) ions in biological systems | |
| Liu et al. | A novel fluorescence assay based on self-doping biomass carbon dots for rapid detection of dimethoate | |
| Ji et al. | Progress in rapid detection techniques using paper-based platforms for food safety | |
| CN114540022B (zh) | 纤维素基碳量子点的制备及在尿酸检测中的应用 | |
| Huo et al. | Photo-luminescent chiral carbon-dot@ Eu (D-cam) nanocomposites for selectively luminescence sensing of L-phenylalanine | |
| Wu et al. | Sensitive fluorescence detection for hydrogen peroxide and glucose using biomass carbon dots: Dual-quenching mechanism insight | |
| CN108195816A (zh) | 以间苯三酚为碳源微波快速合成碳点检测溶液pH的方法 | |
| CN112763438A (zh) | 一种碳点类过氧化物酶CDs@NC在检测D-丙氨酸和D-脯氨酸中的应用 | |
| CN110697682B (zh) | 一种荧光碳量子点的制备方法及其应用 | |
| CN109781704B (zh) | 一种磁性表面增强拉曼光谱活性基底及其制备方法与应用 | |
| CN115124998A (zh) | 一种n、s、b掺杂的中草药药渣碳点、荧光探针及应用 | |
| AU2021101199A4 (en) | Tetracycline photoelectrochemical aptasensor as well as preparation method and application thereof | |
| Wu et al. | A turn-on fluorescence sensor for highly selective detection of chlortetracycline based on AIE effect enhanced by citrate modified graphitic carbon nitride nanodots | |
| CN113861962B (zh) | 一种比率型荧光探针及其制备方法和在检测过氧化氢中的应用 | |
| Wang et al. | Ganoderma lucidum bran-derived blue-emissive and green-emissive carbon dots for detection of copper ions | |
| CN114272862B (zh) | 一种钌基金属离子液体聚合物微球人工酶及其制备方法和应用 | |
| Zhao et al. | Green synthesis of N-doped carbon quantum dots for the detection of nitrite ion in water sample | |
| CN115326764A (zh) | 氮磷共掺杂红色荧光碳点的制备方法、氮磷共掺杂红色荧光碳点对孔雀石绿的检测方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |