CN109957399B - 铁掺杂碳量子点及其制备方法、过氧化物模拟酶组合物及其应用和对苯二胺的检测方法 - Google Patents
铁掺杂碳量子点及其制备方法、过氧化物模拟酶组合物及其应用和对苯二胺的检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109957399B CN109957399B CN201910332251.2A CN201910332251A CN109957399B CN 109957399 B CN109957399 B CN 109957399B CN 201910332251 A CN201910332251 A CN 201910332251A CN 109957399 B CN109957399 B CN 109957399B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- iron
- carbon quantum
- doped carbon
- quantum dot
- peroxide
- 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 86
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 60
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 title claims abstract description 37
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 title claims abstract description 37
- CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 1,4-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=C(N)C=C1 CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 33
- 230000003278 mimic effect Effects 0.000 title claims abstract description 30
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 title claims abstract description 28
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 16
- XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J diphosphate(4-) Chemical compound [O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims abstract description 30
- 235000011180 diphosphates Nutrition 0.000 claims abstract description 29
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 claims abstract description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims abstract description 10
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 102000003992 Peroxidases Human genes 0.000 claims abstract description 9
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 9
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 108040007629 peroxidase activity proteins Proteins 0.000 claims abstract description 9
- DIZZDZCUMBBRSG-UHFFFAOYSA-J tetrasodium;2-[[5-[3-[3-[[bis(carboxylatomethyl)amino]methyl]-4-hydroxy-2-methyl-5-propan-2-ylphenyl]-1,1-dioxo-2,1$l^{6}-benzoxathiol-3-yl]-2-hydroxy-6-methyl-3-propan-2-ylphenyl]methyl-(carboxylatomethyl)amino]acetate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CN(CC([O-])=O)CC1=C(O)C(C(C)C)=CC(C2(C3=CC=CC=C3S(=O)(=O)O2)C=2C(=C(CN(CC([O-])=O)CC([O-])=O)C(O)=C(C(C)C)C=2)C)=C1C DIZZDZCUMBBRSG-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 28
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 9
- 238000002211 ultraviolet spectrum Methods 0.000 claims description 8
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 7
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 7
- 229940044631 ferric chloride hexahydrate Drugs 0.000 claims description 6
- NQXWGWZJXJUMQB-UHFFFAOYSA-K iron trichloride hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Cl-].Cl[Fe+]Cl NQXWGWZJXJUMQB-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 6
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 claims description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 2
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- 210000002824 peroxisome Anatomy 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 229940048084 pyrophosphate Drugs 0.000 description 15
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010012442 Dermatitis contact Diseases 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 2
- 208000010247 contact dermatitis Diseases 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-N diphosphoric acid Chemical compound OP(O)(=O)OP(O)(O)=O XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 2
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229940005657 pyrophosphoric acid Drugs 0.000 description 2
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 206010000383 Accidental poisoning Diseases 0.000 description 1
- 206010010144 Completed suicide Diseases 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 206010018691 Granuloma Diseases 0.000 description 1
- 206010070834 Sensitisation Diseases 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 238000000026 X-ray photoelectron spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 150000004982 aromatic amines Chemical class 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 208000006673 asthma Diseases 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005515 capillary zone electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004737 colorimetric analysis Methods 0.000 description 1
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 231100000599 cytotoxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 239000002619 cytotoxin Substances 0.000 description 1
- 238000001212 derivatisation Methods 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001506 fluorescence spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000002290 gas chromatography-mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 210000001035 gastrointestinal tract Anatomy 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000002173 high-resolution transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000002757 inflammatory effect Effects 0.000 description 1
- 208000030603 inherited susceptibility to asthma Diseases 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004895 liquid chromatography mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004244 micellar electrokinetic capillary chromatography Methods 0.000 description 1
- 210000004877 mucosa Anatomy 0.000 description 1
- 231100000219 mutagenic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003505 mutagenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N para-benzoquinone Natural products O=C1C=CC(=O)C=C1 AZQWKYJCGOJGHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 238000001420 photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005375 photometry Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- -1 quinone diamines Chemical class 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000008313 sensitization Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 230000003390 teratogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- 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
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/65—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing carbon
-
- 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
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/33—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using ultraviolet light
-
- 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"
- G01N21/643—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" non-biological material
-
- 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)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
Abstract
本发明公开了一种铁掺杂碳量子点及其制备方法、过氧化物模拟酶组合物及其应用和对苯二胺的检测方法，该制备方法包括：1)将甲基百里酚蓝、三价铁源、水进行混合形成配合物水溶液；2)将配合物水溶液进行水热反应，再过滤取滤液，接着将滤液进行离心取上清液，然后将上清液过滤膜取滤液，最后将滤液进行透析浓缩以制得铁掺杂碳量子点。该铁掺杂碳量子点具有优异的过氧化物模拟酶活性和荧光性能，进而能够应用于焦磷酸根和对苯二胺的检测中，同时该铁掺杂碳量子点的制备方法简单且对环境友好。
Description
技术领域
本发明涉及碳量子点，具体地，涉及一种铁掺杂碳量子点及其制备方法、过氧化物模拟酶组合物及其应用和对苯二胺的检测方法。
背景技术
碳量子点(CDs)是近年来出现的一类新型碳纳米材料，尺寸小于10nm，与传统半导体量子点相比较,具有众多潜在竞争价值，从而受到了研究人员广泛关注。自从CDs在2004年由Xu等人通过电泳分离过程被意外发现以来，碳量子点就已经成为令人满意的可替代传统荧光材料的重要研究对象。碳量子点在毒性低、生物相容性高、化学惰性和溶解性好等方面均明显优于传统半导体量子点。
焦磷酸根离子(P2O7 4-,PPi)是最重要的是十分常见的酸根离子。因目前已经有多种PPi的分析检测技术：包括荧光生物传感器、比色法、电致化学发光、酶和色谱；尽管其中一些方法显示出了很高的灵敏度，但大多数方法都是耗时、昂贵、难以执行或无法提供实时测量的。
对苯二胺(PPD)是一种芳香胺，也是一种重要的中间体，在化学制造、高分子材料、感光材料、工业染料和纺织品中都有着广泛的应用。PPD具有很强的致敏性，会引起接触性皮炎、湿疹和支气管哮喘；很容易穿透机体，在活体中诱发急性炎性肉芽肿；渗透到皮肤中，通过消化道粘膜输送到血液中，并在其中代谢成醌二胺，醌二胺起细胞毒素的作用，甚至会引起致突变、致癌和致畸作用；并且，据报道，大量自杀、杀人和意外中毒病例有些也涉及到PPD。目前，PPD的检测方法有高效液相色谱(HPLC)、气相色谱(GC)、气相色谱-质谱(GC-MS)、液相色谱-质谱(LC-MS)、毛细管区带电泳和胶束电动毛细管色谱。然而，基于色谱的方法通常需要繁琐的化学衍生步骤有些昂贵、耗时，不适合实时检测。
发明内容
本发明的目的是提供一种铁掺杂碳量子点及其制备方法、过氧化物模拟酶组合物及其应用和对苯二胺的检测方法，该铁掺杂碳量子点具有优异的过氧化物模拟酶活性和荧光性能，进而能够应用于焦磷酸根和对苯二胺的检测中，同时该铁掺杂碳量子点的制备方法简单且对环境友好。
为了实现上述目的，本发明提供了一种具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳量子点的制备方法，包括：
1)将甲基百里酚蓝、三价铁源、水进行混合形成配合物水溶液；
2)将配合物水溶液进行水热反应，再过滤取滤液，接着将滤液进行离心取上清液，然后将上清液过滤膜取滤液，最后将滤液进行透析浓缩以制得铁掺杂碳量子点。
本发明还提供了一种具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳量子点，该具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳量子点通过上述的制备方法制备而得。
本发明也提供了一种过氧化物模拟酶组合物，该过氧化物模拟酶含有过氧化氢、3,3′,5,5′-四甲基联苯胺TMB和上述的铁掺杂碳量子点。
本发明更提供了一种焦磷酸根的检测方法，该检测方法为：将不同量的含有焦磷酸根的物质分别与上述的过氧化物模拟酶组合物混合，然后对体系进行紫外光谱检测。
本发明进一步提供了一种对苯二胺的检测方法，其中，该检测方法为：在分散剂、过氧化氢和上述的铁掺杂碳量子点的存在下，向体系中分别添加不同量的对苯二胺，然后对体系进行荧光光谱检测。
通过上述技术方案，本发明通过一步水热法将金属铁掺杂进入碳量子点中去，使得制得的铁掺杂碳量子点具有优异的过氧化物模拟酶活性和荧光性能，进而使得该铁掺杂碳量子点能够实现对焦磷酸的光度分析与对苯二胺的荧光传感检测；并且该铁掺杂碳量子点制备方法简单且对环境友好。
其中，由于焦磷酸根与铁掺杂碳点表面铁元素的配位作用，实现了对铁掺杂碳点催化活性的调控，引起催化活性的变化，从而使652nm处的吸收峰强度不同，实现了对焦磷酸的检测。基于对苯二胺的氧化产物在 350nm-700nm处有一个宽的吸收峰，与碳量子点在460nm处的发射峰发生光谱重叠，从而引起铁掺杂碳点在460nm处的荧光峰猝灭，实现了对对苯二胺的传感检测。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是铁掺杂碳量子点A1的荧光发射检测图；
图2是铁掺杂碳量子点A1的红外光谱图；
图3为铁掺杂碳量子点A1s的XPS图；
图4为铁掺杂碳量子点A1的透射电镜图及粒径大小结果统计图；
图5为铁掺杂碳量子点A1的过氧化物模拟酶性质考察图；
图6为应用例1中不同PPi浓度下的紫外光谱检测图；
图7为应用例1中的PPi浓度检测的标准曲线图；
图8为应用例2中不同浓度的PPD所引起的Fe-CDs荧光图变化图；
图9为应用例2中荧光强度比值与PPD浓度之间的线性图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳量子点的制备方法，包括：
1)将甲基百里酚蓝、三价铁源、水进行混合形成配合物水溶液；
2)将配合物水溶液进行水热反应，再过滤取滤液，接着将滤液进行离心取上清液，然后将上清液过滤膜取滤液，最后将滤液进行透析浓缩以制得铁掺杂碳量子点。
在上述制备方法中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了是制得的铁掺杂碳量子点具有更好的产率、更有益的催化活性和荧光性能，优选地，在步骤1)中，甲基百里酚蓝、三价铁源的用量比为0.01g： 0.0270-0.185mmol(0.01-0.05g)；更优选地，甲基百里酚蓝、水的用量比为 0.01g：30-40mL；
在上述制备方法中，三价铁源的具体种类可以在宽的范围内选择，但是为了是制得的铁掺杂碳量子点具有更好的产率、更有益的催化活性和荧光性能，优选地，三价铁源选自六水合氯化铁、硝酸铁和硫酸铁中的至少一者；
在上述制备方法中，三价铁源的具体种类可以在宽的范围内选择，但是为了是制得的铁掺杂碳量子点具有更好的产率、更有益的催化活性和荧光性能，混合至少满足以下条件；混合温度为10-35℃，混合时间为1-2min。
在上述制备方法中，水热反应的条件可以在宽的范围内选择，但是为了是制得的铁掺杂碳量子点具有更好的产率、更有益的催化活性和荧光性能，优选地，在步骤2)中，水热反应至少满足以下条件：反应温度为180-220℃，反应时间为5-12h。
在上述制备方法中，滤膜的规格可以在宽的范围内选择，但是为了将大分子杂质有效去除，优选地，滤膜的膜孔径不大于0.22μm。
在上述制备方法中，透析中的透析袋的规格可以在宽的范围内选择，但是为了将小分子杂质清除地更加彻底，更优选地，透析中的透析袋的孔径不小于1000KDa；
在上述制备方法中，透析的时间可以在宽的范围内选择，但是为了将小分子杂质清除地更加彻底，优选地，透析的时间为12-24h。
本发明还提供了一种具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳量子点，该具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳量子点通过上述的制备方法制备而得。
本发明也提供了一种过氧化物模拟酶组合物，该过氧化物模拟酶含有过氧化氢、3,3′,5,5′-四甲基联苯胺TMB和上述的铁掺杂碳量子点。
在上述过氧化物模拟酶组合物中，各原料的浓度以及用量可以在宽的范围内选择，为了能够获得更优异的催化活性，优选地，在过氧化物模拟酶组合物中，过氧化氢的浓度为30-100μmol/L，TMB的浓度为0.1-0.26mmol/L，铁掺杂碳量子点的用量为0.3-0.7mg/mL。
在上述过氧化物模拟酶组合物中，为了能够使得各组分充分接触，优选地，过氧化物模拟酶组合物还含有分散剂，更优选分散剂为水。
本发明更提供了一种焦磷酸根的检测方法，该检测方法为：将不同量的含有焦磷酸根的物质分别与上述的过氧化物模拟酶组合物混合，然后对体系进行紫外光谱检测。
在上述焦磷酸根的检测方法中，检测波长可以在宽的范围内变化，但是为了获得最强的光谱强度，优选地，紫外光谱的检测波长为300-800nm；
在上述焦磷酸根的检测方法中，含有焦磷酸根的物质的浓度可以在宽的范围内选择，为了能够获得优异的紫外光谱的强度，优选地，在体系中，含有焦磷酸根的物质的浓度为0-30μmol/L。
本发明进一步提供了一种对苯二胺的检测方法，其中，该检测方法为：在分散剂、过氧化氢和上述的铁掺杂碳量子点的存在下，向体系中分别添加不同量的对苯二胺，然后对体系进行荧光光谱检测。
在上述对苯二胺的检测方法中，含有焦磷酸根的物质的浓度可以在宽的范围内选择，为了能够获得优异的紫外光谱的强度，优选地，在体系中，过氧化氢的浓度为0.1-0.4mmol/L，对苯二胺的浓度为0-250μmol/L，铁掺杂碳量子点的用量为0.1-0.7mg/mL；
在上述对苯二胺的检测方法中，检测波长可以在宽的范围内变化，但是为了获得最强的光谱强度，优选地，行荧光光谱检测的检测波长为 360-650nm。
在上述焦磷酸根的检测方法和对苯二胺的检测方法中，为了使得检测底物能够被充分地焦磷酸根、对苯二胺能够被充分地催化分解，优选地，在检测底物被添加至体系10-30min后再进行检测，更优选地，检测体系的温度为20-35℃。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，荧光光谱参数通过荧光分光光度计(FL-S5Edinburgh)测得；紫外光谱参数通过紫外-可见分光光度计(U-2910Hitachi)测得；傅里叶变换红外光谱图是通过日本岛津牌型号为IRPrestige-21的红外仪测得；透射电镜检测参数通过透射电镜 (HRTEM,7700)测得；XPS数据结果是通过美国赛默飞的ESCALAB250型号的X射线光电子能谱测试仪测得。透析袋为上海源叶生物有限公司公司牌号为截留分子量为1000的市售品。M表示mol/L。
实施例1
1)将0.01g甲基百里酚蓝、0.05g六水合氯化铁和40mL超纯水在25℃下混合2min形成配合物的水溶液；
2)将上述配合物的水溶液进行于200℃下水热反应6h、再过滤取滤液，接着将滤液进行离心取上清液，然后将上清液过滤膜(0.22μm膜孔径)取滤液，最后将滤液透析，透析12h后对袋内液体进行浓缩即为所制得的铁掺杂碳量子点A1。
实施例2
按照实施例1的方法进行制得铁掺杂碳量子点A2，不同的是六水合氯化铁的用量为0.01g，反应温度为200℃。
实施例3
按照实施例1的方法进行制得铁掺杂碳量子点A3，六水合氯化铁的用量为0.05g，反应温度为180℃。
实施例4
按照实施例1的方法进行制得铁掺杂碳量子点A4，不同的是六水合氯化铁的用量为0.03g。
检测例1
将上述铁掺杂碳量子点A1制成溶液在不同激发波长下进行荧光发射检测，具体结果见图1，由图1可知，当激发波长从300nm逐渐增加至440nm 后，发射波长也相应地进行有规律的蓝移。
同样地，荧光碳量子点A2-A4的荧光发射检测结果与荧光碳量子点A1 的检测结果保持一致；其中荧光性能最优的铁掺杂碳量子点溶液为A1。
检测例2
对上述荧光碳量子点A1进行透射电镜检测，具体结果见图2，由图可知荧光碳量子点的粒径主要为3-5nm。
同样地，铁掺杂碳量子点A2-A4的透射电镜检测结果与荧光碳量子点 A1的检测结果保持一致。
检测例3
对上述铁掺杂碳量子点A1在进行XPS能谱检测，具体结果见图3，由图3可知，荧光碳量子点中含有碳、氧、氮、硫和铁五种元素。
同样地，铁掺杂碳量子点A2-A4的透射电镜检测结果与铁掺杂碳量子点A1的检测结果保持一致。
检测例4
对荧光碳量子点A1进行红外光谱表征，将由见图4，由图4可以看出铁掺杂碳量子点具有芳香碳的伸缩振动和O-H的伸缩振动。
同样地，铁掺杂碳量子点A2-A4的透射电镜检测结果与铁掺杂碳量子点A1的检测结果保持一致。
应用例1
在不同的1.5mL的离心管中分别依次准确加入：
(1)500μL HAc-NaAc缓冲溶液(0.2M,pH＝3.8)，铁掺杂碳量子点A1 (0.5mg/mL)和100μL H2O2(1mM)，用去离子水控制最终体积为1.5mL；
(2)500μL HAc-NaAc缓冲溶液(0.2M,pH＝3.8)，铁掺杂碳量子(定容后浓度为0.5mg/mL)点A1和200μL TMB(1mM)，用去离子水控制最终体积为1.5mL；
(3)500μL HAc-NaAc缓冲溶液(0.2M,pH＝3.8)，200μL TMB(1mM) 和100μL H2O2(1mM)，用去离子水控制最终体积为1.5mL；
(4)500μL HAc-NaAc缓冲溶液(0.2M,pH＝3.8)，铁掺杂碳量子点A1 (定容后浓度为0.5mg/mL)，200μL TMB(1mM)和100μL H2O2(1mM)。
在各个离心管中用去离子水控制最终体积为1.5mL；将溶液震荡混匀, 并在30℃的条件下恒温反应20min后，观察颜色变化以及oxTMB在652nm 的吸收峰，具体结果如图5所示，铁掺杂碳量子点有很好的过氧化物模拟酶性质。
在1.5mL的离心管中依次准确加入500μL HAc-NaAc缓冲溶液(0.02M, pH＝3.8)，300μLTMB(1mM)，铁掺杂碳量子点A1(定容后浓度为0.5mg/mL),100μL H2O2(1mM)以及100μL不同浓度的焦磷酸，将溶液摇匀，在30℃的条件下恒温反应20min后,对其进行吸收测定,观察652nm的吸收峰的变化。结果如图6所示，随着焦磷酸浓度的增加，铁掺杂碳量子点的催化能力减弱，652nm的吸收强度也变小，实现了对焦磷酸的定量检测；图 7为图6线性方程图，由图可知，随着焦磷酸浓度的增大，652nm处的吸收逐渐减小，它们之间有着很好的线性关系：y＝0.106x-0.076(R＝0.990)。
按照上述同样的方法进行检测显示：铁掺杂碳量子点A2-A4的检测结果与铁掺杂碳量子点A1的检测结果保持一致。
应用例2
在2.0mL的离心管中依次准确加入500μL HAc-NaAc缓冲溶液(0.02M, pH＝4.6)，600μLH2O2(1mM)，铁掺杂碳量子点A1(定容后浓度为0.3mg/mL) 和600μL不同浓度的对苯二胺,将溶液摇匀，在30℃的条件下恒温反应20min 后,对其进行荧光测定,在激发波长为340nm的条件下，观察460nm的发射峰强度变化。结果如图8所示，随着对苯二胺浓度的增加铁掺杂碳量子点的荧光峰逐渐减弱，图9为图8的线性方程图，由图可知，荧光强度变化与对苯二胺浓度之间有很好的线性关系，y＝0.003x-0.006(R＝0.997)。
按照上述同样的方法进行检测显示：铁掺杂碳量子点A2-A4的检测结果与铁掺杂碳量子点A1的检测结果保持一致。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (13)
1.一种焦磷酸根的检测方法，其特征在于，所述检测方法为：将不同量的含有焦磷酸根的物质分别与过氧化物模拟酶组合物混合，然后对体系进行紫外光谱检测；
其中，所述过氧化物模拟酶组合物其特征在于，所述过氧化物模拟酶含有过氧化氢、3,3′,5,5′-四甲基联苯胺TMB和具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳量子点；
其中，所述具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳量子点的制备方法，包括：1）将甲基百里酚蓝、三价铁源、水进行混合形成配合物水溶液；
2）将所述配合物水溶液进行水热反应，再过滤取滤液，接着将滤液进行离心取上清液，然后将上清液过滤膜取滤液，最后将滤液进行透析浓缩以制得所述铁掺杂碳量子点；
其中，在所述具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳量子点的制备方法的步骤1）中，所述甲基百里酚蓝、三价铁源的用量比为0.01g：0.0270-0.185mmol；所述甲基百里酚蓝、水的用量比为0.01g：30-40mL；
其中，在所述具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳量子点的制备方法的步骤2）中，所述水热反应至少满足以下条件：反应温度为180-220℃，反应时间为5-12h。
2.根据权利要求1所述的焦磷酸根的检测方法，其中，在所述过氧化物模拟酶组合物中，所述过氧化氢的浓度为30-100μmol/L，所述TMB的浓度为0.1-0.26mmol/L，所述铁掺杂碳量子点的用量为0.3-0.7mg/mL。
3.据权利要求1所述的焦磷酸根的检测方法，其中，所述过氧化物模拟酶组合物还含有分散剂。
4.据权利要求3所述的焦磷酸根的检测方法，其中，所述分散剂为水。
5.根据权利要求1所述的焦磷酸根的检测方法，其中，在所述具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳量子点的制备方法的步骤1）中，所述三价铁源选自六水合氯化铁、硝酸铁和硫酸铁中的至少一者。
6.根据权利要求1所述的焦磷酸根的检测方法，其中，在所述具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳量子点的制备方法的步骤2）中，所述滤膜的膜孔径不大于0.22μm。
7.根据权利要求1所述的焦磷酸根的检测方法，其中，在所述具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳量子点的制备方法的步骤2）中，所述透析中的透析袋的孔径不小于1000KDa。
8.根据权利要求1所述的焦磷酸根的检测方法，其中，在所述具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳量子点的制备方法的步骤2）中，所述透析的时间为12-24h。
9.根据权利要求1所述的焦磷酸根的检测方法，其中，所述紫外光谱的检测波长为300-800nm。
10.根据权利要求1所述的焦磷酸根的检测方法，其中，在体系中，所述含有焦磷酸根的物质的浓度为0-30μmol/L。
11.一种对苯二胺的检测方法，其中，所述检测方法为：在分散剂、过氧化氢和具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳量子点的存在下，向体系中分别添加不同量的对苯二胺，然后对体系进行荧光光谱检测；
其中，所述具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳量子点为权利要求1所述焦磷酸根的检测方法中用到的具有过氧化物模拟酶性质的铁掺杂碳量子点。
12.根据权利要求11所述的对苯二胺的检测方法，其中，在所述体系中，过氧化氢的浓度为0.1-0.4mmol/L，对苯二胺的浓度为0-250μmol/L,铁掺杂碳量子点的用量为0.1-0.7mg/mL。
13.根据权利要求11所述的对苯二胺的检测方法，其中，所述行荧光光谱检测的检测波长为360-650nm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910332251.2A CN109957399B (zh) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | 铁掺杂碳量子点及其制备方法、过氧化物模拟酶组合物及其应用和对苯二胺的检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910332251.2A CN109957399B (zh) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | 铁掺杂碳量子点及其制备方法、过氧化物模拟酶组合物及其应用和对苯二胺的检测方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109957399A CN109957399A (zh) | 2019-07-02 |
| CN109957399B true CN109957399B (zh) | 2022-03-15 |
Family
ID=67026533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910332251.2A Active CN109957399B (zh) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | 铁掺杂碳量子点及其制备方法、过氧化物模拟酶组合物及其应用和对苯二胺的检测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109957399B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111307725A (zh) * | 2020-03-10 | 2020-06-19 | 军事科学院军事医学研究院环境医学与作业医学研究所 | 一种测定谷胱甘肽含量的方法 |
| CN112337495B (zh) * | 2020-11-09 | 2023-08-25 | 北京林业大学 | 过氧化物模拟酶、其制备方法及用途 |
| CN113289654B (zh) * | 2021-05-06 | 2022-09-06 | 浙江理工大学 | 一种氮掺杂石墨烯量子点-铁离子复合纳米酶及其制备和应用 |
| CN113855801B (zh) * | 2021-09-30 | 2023-03-21 | 湖北大学 | 一种具有肿瘤催化治疗功能的铁掺杂碳点的制备方法 |
| CN115433565A (zh) * | 2022-09-22 | 2022-12-06 | 苏州卫生职业技术学院 | 用于核酸扩增产物检测的比率型荧光探针的制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105838363A (zh) * | 2016-04-21 | 2016-08-10 | 大连理工大学 | 一种基于氨基酸和铁离子合成碳量子点的方法 |
| CN106147760A (zh) * | 2015-04-07 | 2016-11-23 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种过渡金属掺杂碳荧光量子点的制备方法 |
| CN108165606A (zh) * | 2017-12-17 | 2018-06-15 | 江南大学 | 以碳点为光活性模拟酶的酸性磷酸酶测定方法 |
-
2019
- 2019-04-24 CN CN201910332251.2A patent/CN109957399B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106147760A (zh) * | 2015-04-07 | 2016-11-23 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种过渡金属掺杂碳荧光量子点的制备方法 |
| CN105838363A (zh) * | 2016-04-21 | 2016-08-10 | 大连理工大学 | 一种基于氨基酸和铁离子合成碳量子点的方法 |
| CN108165606A (zh) * | 2017-12-17 | 2018-06-15 | 江南大学 | 以碳点为光活性模拟酶的酸性磷酸酶测定方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Detection of glucose based on the peroxidase-like activity of reduced state carbon dots;Yijuan Long et al.;《Talanta》;20160607;第159卷;第122-126页 * |
| 基于碳量子点光活性模拟酶性能灵敏基于碳量子点光活性模拟酶性能灵敏检测焦磷酸根离子;李小琴等;《分析测试学报》;20161231;第794-799页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109957399A (zh) | 2019-07-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109957399B (zh) | 铁掺杂碳量子点及其制备方法、过氧化物模拟酶组合物及其应用和对苯二胺的检测方法 | |
| US11220631B2 (en) | Method of making biomass fluorescent carbon quantum dots from soybean dregs by hydrothermal synthesis and uses thereof | |
| Liu et al. | Conjugated polymer nanoparticles-based fluorescent biosensor for ultrasensitive detection of hydroquinone | |
| Kaur et al. | Nitrogen doped graphene quantum dots: efficient fluorescent chemosensor for the selective and sensitive detection of 2, 4, 6-trinitrophenol | |
| CN110562954B (zh) | 一种荧光碳点探针的制备方法及在检测Fe2+的应用 | |
| Hu et al. | Label-free fluorescent catalytic biosensor for highly sensitive and selective detection of the ferrous ion in water samples using a layered molybdenum disulfide nanozyme coupled with an advanced chemometric model | |
| CN113801105B (zh) | 线粒体靶向的过氧亚硝酸根/亚硫酸氢根双响应荧光探针 | |
| CN111286324A (zh) | 一种用于检测水环境中次氯酸根的荧光探针及其制备方法与应用 | |
| CN115138369B (zh) | 一种三氧化钼复合材料及其制备方法和应用 | |
| Brown et al. | Calibration of NO sensors for in-vivo voltammetry: laboratory synthesis of NO and the use of UV–visible spectroscopy for determining stock concentrations | |
| CN113310960B (zh) | 硫量子点的合成方法及基于硫量子点测定Fe2+和H2O2的方法 | |
| Li et al. | In situ synthesis of fluorescent polydopamine polymer dots based on Fenton reaction for a multi-sensing platform | |
| Wang et al. | Diacetyl as a new-type of artificial enzyme to mimic oxidase mediated by light and its application in the detection of glutathione at neutral pH | |
| CN109612973B (zh) | 一种通过荧光金纳米簇探针检测胆固醇及其浓度的方法、检测胆固醇氧化酶及其浓度的方法 | |
| CN113528135B (zh) | 一种检测铜离子和硫离子的方法 | |
| CN114956048B (zh) | 用于检测铁离子的碳材料及其合成方法和应用 | |
| CN110361371A (zh) | 一种基于氮掺杂碳点和催化氧化反应的荧光传感器及其构建方法和应用 | |
| Lisdat et al. | Principles of sensorial radical detection-A minireview | |
| CN114441492A (zh) | 一种酶标仪检测过氧化氢的方法 | |
| CN111504969B (zh) | 一种基于碳点-量子点比率荧光传感器的制备方法及其应用 | |
| CN115282966A (zh) | 一种二价铁离子掺杂钴酸铜材料及其制备方法 | |
| Jiang et al. | Preparation of Spirogyra-derived biochar modified electrode and its application in nitrite detection | |
| CN113999674B (zh) | 一种CDs合成方法及利用CDs检测H2O2的方法 | |
| CN110567950B (zh) | 一种检测硫离子的方法 | |
| CN115746840B (zh) | 一种黄色碳量子点石油醚荧光探针溶液、制备方法及应用 |
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 |