CN110003899B - 一种硼氮共掺杂荧光碳量子点、制备方法及其用于制备铜离子传感器 - Google Patents

一种硼氮共掺杂荧光碳量子点、制备方法及其用于制备铜离子传感器 Download PDF

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Abstract

一种硼氮共掺杂荧光碳量子点、制备方法及其用于制备铜离子传感器，属于金属离子检测技术领域。是将葡萄糖、二氰二胺和硼酸混合，再将混合物热处理后得到硼氮共掺杂的碳材料；加入到去离子水中，过滤除去不溶解的杂质，获得硼氮共掺杂的碳量子点水溶液，经真空干燥后得到硼氮共掺杂荧光碳量子点。本发明制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点表现出很好的选择性，在硼氮共掺杂荧光碳量子点水溶液中加入铜离子后，硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光被明显地淬灭，而其他离子的加入并不会引起硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光淬灭。因此，硼氮共掺杂荧光碳量子点可以用在铜离子的检测中，用于制备铜离子传感器。

Description

一种硼氮共掺杂荧光碳量子点、制备方法及其用于制备铜离 子传感器
技术领域
本发明属于金属离子检测技术领域，具体涉及硼氮共掺杂荧光碳量子点和铜离子的检测，特别是涉及一种硼氮共掺杂荧光碳量子点、制备方法及其用于制备铜离子传感器。
背景技术
碳量子点是指尺寸在10nm以下的新型碳基纳米材料，表现出独特的光学特性，是有望取代传统无机量子点材料的一类新型材料。碳量子点主要由sp2和sp3杂化碳原子构成，同时伴随着少量的氧元素。碳量子点具有良好的水溶性、优异的光学性能、高的量子产量、良好的生物相容性等优点，在光电器件、化学传感、生物成像、光催化等领域有着巨大的潜在应有价值，成为科研领域和产业界的研究热点之一。为了调控碳量子点的结构以及拓宽碳量子点的应用领域，研究者们围绕碳量子点的结构调控与性能优化方面开展了大量的研究工作。其中，杂原子掺杂是调控碳量子点结构的有效方法之一。目前，氮、磷、硼、硫等杂原子被成功的掺杂到碳量子点的结构中，并获得不同的光学性能。
铜离子作为一种微量元素，于人的身体健康息息相关。人体内铜离子浓度的升高，会严重损害肝脏和肾脏等器官，对人类的身体健康产生严重的危害。特别是随着工业化进程的推进，大量工业废水和废弃物的排放使得生活环境水中铜离子的浓度急剧增长。因此，对水环境中的铜离子浓度进行准确、连续的检测成为亟待解决的问题，这就为离子传感器的应用提供了广阔的空间。目前，许多技术被用于检测水环境中的铜离子，包括，离子色谱、电化学技术、紫外光技术、荧光技术、比色技术等。其中，基于微纳光学功能材料的荧光传感技术在铜离子检测方面展示出响应快、检测限低、线性范围宽等优点，是一类具有重要应用价值的铜离子传感器。因此，开发一种简单有效的可用于检测铜离子的荧光纳米材料和用该材料检测铜离子的方法具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种硼氮共掺杂荧光碳量子点、制备方法及其在用于制备简单、快速、高选择性的铜离子传感器中的应用。
本发明所述的硼氮共掺杂荧光碳量子点的制备方法，其步骤如下：
(1)将葡萄糖、二氰二胺和硼酸混合，葡萄糖、二氰二胺和硼酸的质量分别为1～2g、0.1～0.5g和0.2～1g，将上述混合物研磨5～10分钟，得到葡萄糖、二氰二胺和硼酸的混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物在180～200℃下热处理0.5～2h，得到硼氮共掺杂的碳材料；
(3)将步骤(2)得到的碳材料加入到去离子水中，去离子水的体积为400～500mL，室温搅拌10～20分钟，然后过滤除去不溶解的杂质，获得硼氮共掺杂的碳量子点水溶液；
(4)将步骤(3)得到的硼氮共掺杂碳量子点水溶液除去水溶液，经真空干燥后得到硼氮共掺杂荧光碳量子点。
本发明所述的硼氮共掺杂荧光碳量子点，其由上述方法制备得到。
本发明所述硼氮共掺杂荧光碳量子点中硼和氮原子的含量分别为0.5～10wt％和3～15wt％。
本发明制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点表现出很好的选择性，在硼氮共掺杂荧光碳量子点水溶液中加入铜离子后，硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光被明显地淬灭，而其他离子的加入并不会引起硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光淬灭。因此，硼氮共掺杂荧光碳量子点可以用在铜离子的检测中，用于制备铜离子传感器。本发明所述的铜离子传感器的制备方法，其步骤如下：
(1)将硼氮共掺杂荧光碳量子点分散到水中，制得浓度为0.1～1.0mg/mL的硼氮共掺杂荧光碳量子点分散液；
(2)将步骤(1)制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点分散液加入到0.8～1.0mL、pH＝6.5～7.5的PBS缓冲溶液中；然后向该反应体系中加入0.08μL～500μL浓度为0.1mM的铜离子水溶液，在35℃～45℃下培养15分钟～60分钟，得到铜离子浓度为0.01μM～50μM的铜离子溶液；
(3)分别测定步骤(2)得到的已知铜离子浓度的溶液在360nm激发波长下获得荧光强度值；
(4)根据步骤(2)中铜离子的浓度和步骤(3)中得到的该浓度下溶液的荧光强度值，建立浓度-荧光强度值的标准曲线；
(5)按照步骤(2)中的方法，配制未知铜离子浓度的溶液，测定该溶液的荧光强度值；将该荧光强度值代入步骤(4)得到的浓度-荧光强度值标准曲线，计算得到溶液中铜离子的浓度，从而实现基于硼氮共掺杂荧光碳量子点的铜离子传感器。
本发明的优点是：
1)本发明的硼氮共掺杂荧光碳量子点制备步骤简单，仅需要一步合成，能在短时间内快速合成，无需表面钝化剂的进一步处理。
2)本发明的硼氮共掺杂荧光碳量子点制备方法可以同时对碳量子点进行硼元素和氮元素的掺杂，而且杂原子的掺杂含量可以通过反应物中各前驱体的含量调控。
3)本发明的硼氮共掺杂荧光碳量子点在水溶液中具有良好的分散性和稳定性。
4)本发明所述的基于硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光铜离子传感器检测下限低、检测范围宽，而且具有良好的选择性。
附图说明
图1是实施例1制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点的X射线光电子能谱图。
图2是实施例1制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点的红外光谱图。
图3是实施例1制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点的紫外吸收光谱图。
图4是实施例1制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光发射光谱图。
图5是实施例1制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点对金属离子选择性的淬灭柱形图。
图6是实施例1制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点对铜离子淬灭的荧光光谱图。
图7是实施例1制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点铜离子淬灭的铜离子浓度与荧光强度相对值标准曲线(插图为铜离子浓度为0～50nM时铜离子浓度与荧光强度相对值标准曲线；F0是指不加铜离子时，碳量子点溶液的荧光强度值；F是指加不同浓度铜离子时，碳量子点溶液的荧光强度值)。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进一步说明本发明。
实施例1
本发明所述的硼氮共掺杂荧光碳量子点的制备方法，其步骤如下：
(1)将葡萄糖、二氰二胺和硼酸混合，葡萄糖、二氰二胺和硼酸的质量分别为1g、0.1g和0.2g，将上述混合物研磨5分钟，得到葡萄糖、二氰二胺和硼酸的混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物在180℃热处理2h，得到硼氮共掺杂的碳材料；
(3)将步骤(2)得到的碳材料加入到去离子水中，去离子水的体积为400mL，室温搅拌20分钟，然后过滤除去不溶解的杂质，获得硼氮共掺杂的碳量子点水溶液；
(4)将步骤(3)得到的硼氮共掺杂荧光碳量子点水溶液除去水溶液，经真空干燥后得到硼氮共掺杂荧光碳量子点；
本发明所述硼氮共掺杂荧光碳量子点中硼和氮原子的含量分别为0.5wt％和3wt％。
本发明制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点表现出很好的选择性，在硼氮共掺杂荧光碳量子点水溶液中加入铜离子后，硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光被明显地淬灭，而其他离子的加入并不会引起硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光淬灭。因此，硼氮共掺杂荧光碳量子点可以用在铜离子的检测中。
本发明提供一种荧光检测铜离子的方法，具体步骤如下：
(1)将本发明制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点分散到水中，制得浓度为0.1mg/mL的硼氮共掺杂荧光碳量子点分散液；
(2)将步骤(1)制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点分散液加入到0.8mL、pH＝6.5的PBS缓冲溶液中；然后向该反应体系中加入0.08μL、0.16μL、0.32μL、0.4μL、0.8μL、4μL、8μL、40μL、80μL、400μL浓度为0.1mM的铜离子水溶液，在35℃培养60分钟，得到铜离子浓度为0.01μM、0.02μM、0.04μM、0.05μM、0.1μM、0.5μM、1μM、5μM、10μM、50μM的铜离子溶液；
(3)测定步骤(2)得到的已知铜离子浓度的溶液在360nm激发波长下获得荧光强度值；
(4)根据步骤(2)中铜离子的浓度和步骤(3)中得到的该浓度下溶液的荧光强度值，建立浓度-荧光强度值的标准曲线；
(5)按照步骤(2)中的方法，配制浓度为0.01μM的铜离子溶液，同时测定该溶液的荧光强度值；将该荧光强度值代入步骤(4)得到的浓度-荧光强度值标准曲线，计算得到溶液中铜离子的浓度为0.098μM，准确度为98％，从而实现基于硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光铜离子传感器。
实施例2
本发明所述的硼氮共掺杂荧光碳量子点的制备方法，其步骤如下：
(1)将葡萄糖、二氰二胺和硼酸混合，葡萄糖、二氰二胺和硼酸的质量分别为1g、0.2g和0.4g，将上述混合物研磨5分钟，得到葡萄糖、二氰二胺和硼酸的混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物在180℃热处理2h，得到硼氮共掺杂的碳材料；
(3)将步骤(2)得到的碳材料加入到去离子水中，去离子水的体积为400mL，室温搅拌20分钟，然后过滤除去不溶解的杂质，获得硼氮共掺杂的碳量子点水溶液；
(4)将步骤(3)得到的硼氮共掺杂荧光碳量子点水溶液除去水溶液，经真空干燥后得到硼氮共掺杂荧光碳量子点；
本发明所述硼氮共掺杂荧光碳量子点中硼和氮原子的含量分别为2wt％和4wt％。
本发明制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点表现出很好的选择性，在硼氮共掺杂荧光碳量子点水溶液中加入铜离子后，硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光被明显地淬灭，而其他离子的加入并不会引起硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光淬灭。因此，硼氮共掺杂荧光碳量子点可以用在铜离子的检测中。
本发明提供一种荧光检测铜离子的方法，具体步骤如下：
(1)将本发明制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点分散到水中，制得浓度为0.2mg/mL的硼氮共掺杂荧光碳量子点分散液；
(2)将步骤(1)制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点分散液加入到0.8mL、pH＝6.5的PBS缓冲溶液中；然后向该反应体系中加入0.08μL、0.16μL、0.32μL、0.4μL、0.8μL、4μL、8μL、40μL、80μL、400μL浓度为0.1mM的铜离子水溶液，在35℃培养30分钟，得到铜离子浓度为0.01μM、0.02μM、0.04μM、0.05μM、0.1μM、0.5μM、1μM、5μM、10μM、50μM的铜离子溶液；
(3)测定步骤(2)得到的已知铜离子浓度的溶液在360nm激发波长下获得荧光强度值；
(4)根据步骤(2)中铜离子的浓度和步骤(3)中得到的该浓度下溶液的荧光强度值，建立浓度-荧光强度值的标准曲线；
(5)按照步骤(2)中的方法，配制浓度为0.04μM的铜离子溶液，同时测定该溶液的荧光强度值；将该荧光强度值代入步骤(4)得到的浓度-荧光强度值标准曲线，计算得到溶液中铜离子的浓度为0.04μM，准确率为100％，从而实现基于硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光铜离子传感器。
实施例3
本发明所述的硼氮共掺杂荧光碳量子点的制备方法，其步骤如下：
(1)将葡萄糖、二氰二胺和硼酸混合，葡萄糖、二氰二胺和硼酸的质量分别为1.5g、0.3g和0.6g，将上述混合物研磨5分钟，得到葡萄糖、二氰二胺和硼酸的混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物在180℃热处理2h，得到硼氮共掺杂的碳材料；
(3)将步骤(2)得到的碳材料加入到去离子水中，去离子水的体积为400mL，室温搅拌20分钟，然后过滤除去不溶解的杂质，获得硼氮共掺杂的碳量子点水溶液；
(4)将步骤(3)得到的硼氮共掺杂荧光碳量子点水溶液除去水溶液，经真空干燥后得到硼氮共掺杂荧光碳量子点；本发明所述硼氮共掺杂荧光碳量子点中硼和氮原子的含量分别为3wt％和5wt％。
本发明制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点表现出很好的选择性，在硼氮共掺杂荧光碳量子点水溶液中加入铜离子后，硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光被明显地淬灭，而其他离子的加入并不会引起硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光淬灭。因此，硼氮共掺杂荧光碳量子点可以用在铜离子的检测中。
本发明提供一种荧光检测铜离子的方法，具体步骤如下：
(1)将本发明制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点分散到水中，制得浓度为0.4mg/mL的硼氮共掺杂荧光碳量子点分散液；
(2)将步骤(1)制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点分散液加入到0.9mL、pH＝7.0的PBS缓冲溶液中；然后向该反应体系中加入0.09μL、0.18μL、0.36μL、0.45μL、0.9μL、4.5μL、9μL、45μL、90μL、450μL浓度为0.1mM的铜离子水溶液，在35℃培养15分钟，得到铜离子浓度为0.01μM、0.02μM、0.04μM、0.05μM、0.1μM、0.5μM、1μM、5μM、10μM、50μM的铜离子溶液；
(3)测定步骤(2)得到的已知铜离子浓度的溶液在360nm激发波长下获得荧光强度值；
(4)根据步骤(2)中铜离子的浓度和步骤(3)中得到的该浓度下溶液的荧光强度值，建立浓度-荧光强度值的标准曲线；
(5)按照步骤(2)中的方法，配制浓度为0.1μM的铜离子溶液，同时测定该溶液的荧光强度值；将该荧光强度值代入步骤(4)得到的浓度-荧光强度值标准曲线，计算得到溶液中铜离子的浓度为0.099μM，准确度为99％，从而实现基于硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光铜离子传感器。
实施例4
本发明所述的硼氮共掺杂荧光碳量子点的制备方法，其步骤如下：
(1)将葡萄糖、二氰二胺和硼酸混合，葡萄糖、二氰二胺和硼酸的质量分别为1.5g、0.4g和0.8g，将上述混合物研磨10分钟，得到葡萄糖、二氰二胺和硼酸的混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物在200℃热处理0.5h，得到硼氮共掺杂的碳材料；
(3)将步骤(2)得到的碳材料加入到去离子水中，去离子水的体积为500mL，室温搅拌10分钟，然后过滤除去不溶解的杂质，获得硼氮共掺杂的碳量子点水溶液；
(4)将步骤(3)得到的硼氮共掺杂荧光碳量子点水溶液除去水溶液，经真空干燥后得到硼氮共掺杂荧光碳量子点；
本发明所述硼氮共掺杂荧光碳量子点中硼和氮原子的含量分别为5wt％和8wt％
本发明制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点表现出很好的选择性，在硼氮共掺杂荧光碳量子点水溶液中加入铜离子后，硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光被明显地淬灭，而其他离子的加入并不会引起硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光淬灭。因此，硼氮共掺杂荧光碳量子点可以用在铜离子的检测中。
本发明提供一种荧光检测铜离子的方法，具体步骤如下：
(1)将本发明制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点分散到水中，制得浓度为0.6mg/mL的硼氮共掺杂荧光碳量子点分散液；
(2)将步骤(1)制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点分散液加入到0.9mL、pH＝7.0的PBS缓冲溶液中；然后向该反应体系中加入0.09μL、0.18μL、0.36μL、0.45μL、0.9μL、4.5μL、9μL、45μL、90μL、450μL浓度为0.1mM的铜离子水溶液，在45℃培养60分钟，得到铜离子浓度为0.01μM、0.02μM、0.04μM、0.05μM、0.1μM、0.5μM、1μM、5μM、10μM、50μM的铜离子溶液；
(3)测定步骤(2)得到的已知铜离子浓度的溶液在360nm激发波长下获得荧光强度值；
(4)根据步骤(2)中铜离子的浓度和步骤(3)中得到的该浓度下溶液的荧光强度值，建立浓度-荧光强度值的标准曲线；
(5)按照步骤(2)中的方法，配制浓度为1μM的铜离子溶液，同时测定该溶液的荧光强度值；将该荧光强度值代入步骤(4)得到的浓度-荧光强度值标准曲线，计算得到溶液中铜离子的浓度为1μM，准确率为100％，从而实现基于硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光铜离子传感器。
实施例5
本发明所述的硼氮共掺杂荧光碳量子点的制备方法，其步骤如下：
(1)将葡萄糖、二氰二胺和硼酸混合，葡萄糖、二氰二胺和硼酸的质量分别为2g、0.5g和1g，将上述混合物研磨10分钟，得到葡萄糖、二氰二胺和硼酸的混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物在200℃热处理0.5h，得到硼氮共掺杂的碳材料；
(3)将步骤(2)得到的碳材料加入到去离子水中，去离子水的体积为500mL，室温搅拌10分钟，然后过滤除去不溶解的杂质，获得硼氮共掺杂的碳量子点水溶液；
(4)将步骤(3)得到的硼氮共掺杂荧光碳量子点水溶液除去水溶液，经真空干燥后得到硼氮共掺杂荧光碳量子点；
本发明所述硼氮共掺杂荧光碳量子点中硼和氮原子的含量分别为8wt％和10wt％。
本发明制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点表现出很好的选择性，在硼氮共掺杂荧光碳量子点水溶液中加入铜离子后，硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光被明显地淬灭，而其他离子的加入并不会引起硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光淬灭。因此，硼氮共掺杂荧光碳量子点可以用在铜离子的检测中。
本发明提供一种荧光检测铜离子的方法，具体步骤如下：
(1)将本发明制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点分散到水中，制得浓度为0.8mg/mL的硼氮共掺杂荧光碳量子点分散液；
(2)将步骤(1)制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点分散液加入到1.0mL、pH＝7.5的PBS缓冲溶液中；然后向该反应体系中加入0.1μL、0.2μL、0.4μL、0.5μL、1μL、5μL、10μL、50μL、100μL、500μL浓度为0.1mM的铜离子水溶液，在45℃培养30分钟，得到铜离子浓度为0.01μM、0.02μM、0.04μM、0.05μM、0.1μM、0.5μM、1μM、5μM、10μM、50μM的铜离子溶液；
(3)测定步骤(2)得到的已知铜离子浓度的溶液在360nm激发波长下获得荧光强度值；
(4)根据步骤(2)中铜离子的浓度和步骤(3)中得到的该浓度下溶液的荧光强度值，建立浓度-荧光强度值的标准曲线；
(5)按照步骤(2)中的方法，配制浓度为5μM的铜离子溶液，同时测定该溶液的荧光强度值；将该荧光强度值代入步骤(4)得到的浓度-荧光强度值标准曲线，计算得到溶液中铜离子的浓度为4.95μM，准确度为95％，从而实现基于硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光铜离子传感器。
实施例6
本发明所述的硼氮共掺杂荧光碳量子点的制备方法，其步骤如下：
(1)将葡萄糖、二氰二胺和硼酸混合，葡萄糖、二氰二胺和硼酸的质量分别为2g、0.5g和1g，将上述混合物研磨10分钟，得到葡萄糖、二氰二胺和硼酸的混合物；
(2)将步骤(1)得到的混合物在200℃热处理0.5h，得到硼氮共掺杂的碳材料；
(3)将步骤(2)得到的碳材料加入到去离子水中，去离子水的体积为500mL，室温搅拌20分钟，然后过滤除去不溶解的杂质，获得硼氮共掺杂的碳量子点水溶液；
(4)将步骤(3)得到的硼氮共掺杂荧光碳量子点水溶液除去水溶液，经真空干燥后得到硼氮共掺杂荧光碳量子点；
本发明所述硼氮共掺杂荧光碳量子点中硼和氮原子的含量分别为10wt％和15wt％。
本发明制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点表现出很好的选择性，在硼氮共掺杂荧光碳量子点水溶液中加入铜离子后，硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光被明显地淬灭，而其他离子的加入并不会引起硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光淬灭。因此，硼氮共掺杂荧光碳量子点可以用在铜离子的检测中。
本发明提供一种荧光检测铜离子的方法，具体步骤如下：
(1)将本发明制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点分散到水中，制得浓度为1.0mg/mL的硼氮共掺杂荧光碳量子点分散液；
(2)将步骤(1)制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点分散液加入到1.0mL、pH＝7.5的PBS缓冲溶液中；然后向该反应体系中加入0.1μL、0.2μL、0.4μL、0.5μL、1μL、5μL、10μL、50μL、100μL、500μL浓度为0.1mM的铜离子水溶液，在45℃培养15分钟，得到铜离子浓度为0.01μM、0.02μM、0.04μM、0.05μM、0.1μM、0.5μM、1μM、5μM、10μM、50μM的铜离子溶液；
(3)测定步骤(2)得到的已知铜离子浓度的溶液在360nm激发波长下获得荧光强度值；
(4)根据步骤(2)中铜离子的浓度和步骤(3)中得到的该浓度下溶液的荧光强度值，建立浓度-荧光强度值的标准曲线；
(5)按照步骤(2)中的方法，配制浓度为50μM的铜离子溶液，同时测定该溶液的荧光强度值；将该荧光强度值代入步骤(4)得到的浓度-荧光强度值标准曲线，计算得到溶液中铜离子的浓度为48μM，准确度为96％，从而实现基于硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光铜离子传感器。
实施例1制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点的X射线光电子能谱如图1所示，由图1可以看出，复合材料由碳、氮、氧和硼元素组成。其中，碳和氧是构成碳量子点的主要元素。硼和氮的谱峰说明成功地制备了硼氮共掺杂荧光碳量子点。
实施例1制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点的傅里叶红外光谱见图2。可以看出，制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点分别给出了归属于O-H/N-H,C-H,C＝O,C-N和C-O/C-O-C的特征谱峰，进一步证明了成功地制备了硼氮共掺杂荧光碳量子点。
实施例1制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点的紫外可见吸收光谱见图3。可以看出，制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点在紫外区域有三个明显的吸收峰，可以归属于碳、氮、氧等元素构成有机官能团对紫外光的吸收。
实施例1制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光发射光谱如图4所示。可以看出，制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点在360nm光的激发下，在440nm处给出一个强的荧光发射光谱，说明制备碳量子点具有荧光特性。
实施例1制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点溶液中加入不同金属离子对硼氮共掺杂荧光碳量子点荧光淬灭。如图5、6所示，当铜离子加入到体系中，硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光强度发生很大的变化，而其他离子对硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光没有影响。
实施例1制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点铜离子淬灭的铜离子浓度与荧光强度值标准曲线如图7所示。可以看出，铜离子可以淬灭硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光，可以实现对铜离子的检测。

Claims (2)

1.一种硼氮共掺杂荧光碳量子点在铜离子检测中的应用，其特征在于：所述的硼氮共掺杂荧光碳量子点由如下步骤制备得到，
（1）将葡萄糖、二氰二胺和硼酸混合，葡萄糖、二氰二胺和硼酸的质量分别为1~2 g、0.1~0.5 g和0.2~1 g，将上述混合物研磨5~10分钟，得到葡萄糖、二氰二胺和硼酸的混合物；
（2）将步骤（1）得到的混合物在180~200 ℃下热处理0.5~2 h，得到硼氮共掺杂的碳材料；
（3）将步骤（2）得到的碳材料加入到去离子水中，去离子水的体积为400~500 mL，室温搅拌10~20分钟，然后过滤除去不溶解的杂质，获得硼氮共掺杂的碳量子点水溶液；
（4）将步骤（3）得到的硼氮共掺杂碳量子点水溶液除去水溶液，经真空干燥后得到硼氮共掺杂荧光碳量子点。
2.如权利要求1所述的硼氮共掺杂荧光碳量子点在铜离子检测中的应用，其特征在于检测方法如下：
（1）将硼氮共掺杂荧光碳量子点分散到水中，制得浓度为0.1~1.0 mg/mL的硼氮共掺杂荧光碳量子点分散液；
（2）将步骤（1）制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点分散液加入到0.8 ~1.0 mL、pH = 6.5~7.5的PBS缓冲溶液中；然后向该反应体系中加入0.08 µL~500 µL浓度为0.1 mM的铜离子水溶液，在35℃~45℃下培养15分钟~60分钟，得到铜离子浓度为0.01 µM~50 µM的铜离子溶液；
（3）分别测定步骤（2）得到的已知铜离子浓度的溶液在360 nm激发波长下获得荧光强度值；
（4）根据步骤（2）中铜离子的浓度和步骤（3）中得到的该浓度下溶液的荧光强度值，建立浓度-荧光强度值的标准曲线；
（5）按照步骤（2）中的方法，配制未知铜离子浓度的溶液，测定该溶液的荧光强度值；将该荧光强度值代入步骤（4）得到的浓度-荧光强度值标准曲线，计算得到溶液中铜离子的浓度，从而实现基于硼氮共掺杂荧光碳量子点的铜离子检测。
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