CN110205123B - 一种碳量子点材料及其在汞离子检测中的应用 - Google Patents

一种碳量子点材料及其在汞离子检测中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碳量子点材料及其在汞离子检测中的应用，技术方案为：一种碳量子点材料，通过使用焦磷酸根离子对碳量子点进行修饰得到，粒径为1‑9nm，是一种水溶性很好的纳米级颗粒，其表面含有大量的氨基，羧基，羟基，焦磷酸根等官能团，这些官能团中的焦磷酸根离子可以与汞离子相互作用结合，导致碳量子点的荧光淬灭，进而用来检测汞离子。本发明碳量子点材料用于自来水和细胞中汞离子检测，具有毒性低、原料丰富、制备简单、水溶性高、光学性能好、细胞通透性好、稳定性好、成本低等优点。

Description

一种碳量子点材料及其在汞离子检测中的应用
技术领域
本发明一种碳量子点材料及其在汞离子检测中的应用，属于汞离子检测技术领域。
背景技术
重金属离子污染是环境中最严重的问题之一，不同介质中重金属离子的检测是环境安全和健康诊断的关键。汞离子是对人体毒性最大的离子之一，可轻易通过生物膜，在食物链中积累，被人体吸收。汞离子中毒可引起精神神经异常、牙龈炎、震颤等症状。因此，汞离子的测定和定量具有重要意义。汞离子的检测方法有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法、电化学法、高效液相色谱电感耦合等离子体质谱法等。然而，这些常用的检测方法仍然依赖于昂贵、耗时和复杂的仪器。近年来，荧光传感器以其成本低、操作简单、灵敏度高、选择性好等优点被广泛应用于基于纳米材料的汞离子检测。
碳量子点作为一种新型的碳基零维材料，具有毒性低、原料丰富、制备简单、水溶性高、光学性能好、细胞通透性好、稳定性好、成本低等优点，已被用于重金属离子的检测。碳量子点的表面基团和电子很容易被原子掺杂所调控，这将提高碳量子点的荧光性质。但Hg2+、Fe3+、Cu2+、Ag+等多种金属离子容易与碳量子点交换电子，导致荧光猝灭，难以实现对Hg2+的特异性检测。此外，目前用于碳量子点制备的一些原料，如硫氰酸铵、特氟隆、三聚氰胺等，对环境不友好。因此，有必要制备高灵敏度、高选择性、高安全性的碳量子点用于Hg2+检测。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是提供一种碳量子点材料及其在汞离子检测中的应用，本发明碳量子点材料用于自来水和细胞中汞离子检测，具有毒性低、原料丰富、制备简单、水溶性高、光学性能好、细胞通透性好、稳定性好、成本低等优点。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种碳量子点材料，通过使用焦磷酸根离子对碳量子点进行修饰得到，粒径为1-9nm。
具体通过如下步骤制备得到：
1）将柠檬酸，尿素溶解于10毫升去离子水中，搅拌，得到混合物，混合物中柠檬酸和尿素的浓度分别为0.001-0.002g/mL、0.003-0.007g/mL；
2）将步骤1）所得到的混合物进行碳化处理并取上清液；
3）将步骤2）所得到的上清液离心去除沉淀并进行透析纯化，采用超纯水透析24小时；
4）将步骤3）所得到溶液稀释50-200倍，再与焦磷酸钠溶液按摩尔比8-12:2的比例混合，搅拌至溶液混合均匀，得到修饰后的碳量子点材料溶液；
5）将步骤4）所得到的修饰后的碳量子点材料溶液，0-4℃冷藏保存，待后续使用。
步骤2）中所述的碳化处理的方法为微波辅助法：将步骤1）得到的混合物，使用家用微波炉在功率50-150W下保持0-30分钟。
所述焦磷酸钠溶液的浓度为80-120mM。
一种碳量子点材料的应用，用于检测汞离子。
优选的，一种碳量子点材料的应用，用于定量检测水中的汞离子浓度，通过荧光光谱法，绘制荧光强度曲线的方法实现。
优选的，一种碳量子点材料的应用，用于定性检测细胞中的汞离子。
所述检测细胞中的汞离子的方法包括以下步骤：
1）将细胞在无菌条件下培养20-30小时；丢弃细胞培养液，使用浓度为0.005-0.015M的PBS溶液在pH=7-7.7的条件下洗涤细胞；
2) 将修饰后的荧光碳量子点材料溶液稀释至浓度为1-5mg/ml；
3）将步骤2）得到的的碳量子点材料溶液加入到细胞环境中，在35-37.7℃下培养4-8小时，用PBS溶液洗涤细胞，得到碳量子点孵育后的细胞；
4）将30-70uL不同浓度的汞离子溶液加入到碳量子点孵育后的细胞中，在35-37.7℃孵育20-50min，用荧光显微镜观察细胞的荧光变化，得到碳量子点以及汞离子孵育后的细胞和第一细胞荧光成像图，可以看出随着汞离子浓度的增加细胞的荧光有淬灭的趋势；
5）将80-120uL不同浓度的GSH溶液在pH=7-7.7的条件下加入到步骤4）得到的碳量子点以及汞离子孵育后的细胞中，在35-37.7℃孵育20-50min，用荧光显微镜观察细胞的荧光变化，得到第二细胞荧光成像图，可以看到细胞回亮的现象，可以再次使用来检测细胞中的汞离子。
本发明和现有技术相比具有以下有益效果：
本发明提出的焦磷酸根修饰的碳量子点材料，是一种水溶性很好的纳米级颗粒，粒径为1-9nm，可以特异性的检测汞离子。其表面含有大量的氨基，羧基，羟基，焦磷酸根等官能团，这些官能团中的焦磷酸根离子可以与汞离子相互作用结合，导致碳量子点的荧光淬灭，进而用来检测汞离子。
原料丰富、制备过程简便易行，成本低、重复性高、光学性能好、水溶性高、毒性低、细胞通透性好、稳定性好。
本发明方法制备的修饰后的碳量子点材料可用于自来水以及细胞中检测汞离子，并且表现出极高的灵敏度和选择性。
附图说明
图1为本发明修饰后碳量子点材料的TEM图、红外光谱图以及紫外-可见吸收光谱图和荧光发射光谱图。
图2为本发明修饰后碳量子点材料的稳定性研究图谱。
图3为本发明修饰后碳量子点材料用于汞离子检测的荧光图谱以及荧光强度与汞离子浓度的线性关系图。
图4为本发明修饰后碳量子点材料对汞离子的选择性实验图。
图5为本发明修饰后的碳量子点材料用于细胞中检测汞离子的细胞成像的荧光图谱。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
一种碳量子点材料，通过使用焦磷酸根离子对碳量子点进行修饰得到，粒径为1-9nm。
实施例1
一种碳量子点材料，具体通过如下步骤制备得到：
1）将柠檬酸，尿素溶解于10毫升去离子水中，搅拌，得到混合物，混合物中柠檬酸和尿素的浓度分别为0.00156g/mL、0.005g/mL；
2）将步骤1）所得到的混合物进行碳化处理并取上清液；
3）将步骤2）所得到的上清液离心去除沉淀并进行透析纯化，采用超纯水透析24小时；
4）将步骤3）所得到溶液稀释100倍，再与100mM的焦磷酸钠溶液按9:2的比例混合，搅拌十分钟至溶液混合均匀，得到修饰后的碳量子点材料溶液；
5）将步骤4）所得到的修饰后的碳量子点材料溶液放入4℃冰箱，待后续使用。
所述碳化处理的方法为微波辅助法：将步骤1）得到的混合物，使用家用微波炉在功率100W下保持0-30分钟。
所述焦磷酸钠溶液的浓度为100mM。
本发明得到的碳量子点材料是一种水溶性很好的纳米级颗粒，粒径为1-9nm；其表面含有大量的氨基，羧基，羟基，焦磷酸根等官能团，这些官能团中的焦磷酸根离子可以与汞离子相互作用结合，导致碳量子点的荧光淬灭，进而用来检测汞离子。
对制得的修饰后的碳量子点材料进行表征，如图1、2所示，图1中，A图表示碳量子点的TEM图以及它的粒径分布图，从图中可以看出修饰后的碳量子点分布均匀，平均粒径为2.5nm；B图表示修饰以及没修饰的碳量子点的FTIR图谱，从图中可以看出修饰后的碳量子点存在P-O和P=O键，证明了焦磷酸根离子修饰到了碳量子点表面；C图表示修没修饰焦磷酸根离子的紫外吸收谱图，从图中可以看出修饰后的碳量子点在216nm处出现了新峰，证明了焦磷酸根离子的存在；D图表示不同激发波长下的修饰后碳量子点的荧光发射图谱，从图中可以看出随着激发波长的增加发射图谱有明显的红移，证明了该碳量子点存在波长依赖性。图2表示修饰后的碳量子点在不同pH下的荧光强度，从图中可以看出随pH的变化碳量子点的荧光强度变化不大。综合图1和2可知，本发明修饰后的碳量子点材料分散性好，具有波长依赖性，随pH的变化荧光强度变化不大。
实施例2
一种碳量子点材料，具体通过如下步骤制备得到：
1）将柠檬酸，尿素溶解于10毫升去离子水中，搅拌，得到混合物，混合物中柠檬酸和尿素的浓度分别为0.001g/mL、0.003g/mL，
2）将步骤1）所得到的混合物进行碳化处理并取上清液；
3）将步骤2）所得到的上清液离心去除沉淀并进行透析纯化，采用超纯水透析24小时；
4）将步骤3）所得到溶液稀释50倍，再与焦磷酸钠溶液按摩尔比8:2的比例混合，搅拌至溶液混合均匀，得到修饰后的碳量子点材料溶液；修饰后对汞离子会有特异性。
5）将步骤4）所得到的修饰后的碳量子点材料溶液放入4摄氏度冰箱，待后续使用。
所述碳化处理的方法为微波辅助法：将步骤1）得到的混合物，使用家用微波炉在功率50W下保持30分钟。
所述焦磷酸钠溶液的浓度为80mM。
一种碳量子点材料的应用，用于检测汞离子。
优选的，一种碳量子点材料的应用，用于定量检测水中的汞离子浓度，通过荧光光谱法，绘制荧光强度曲线的方法实现。
实施例3
一种碳量子点材料，具体通过如下步骤制备得到：
1）将柠檬酸，尿素溶解于10毫升去离子水中，搅拌，得到混合物，混合物中柠檬酸和尿素的浓度分别为0.002g/mL、0.007g/mL，
2）将步骤1）所得到的混合物进行碳化处理并取上清液；
3）将步骤2）所得到的上清液离心去除沉淀并进行透析纯化，采用超纯水透析24小时；
4）将步骤3）所得到溶液稀释200倍，再与焦磷酸钠溶液按摩尔比12:2的比例混合，搅拌至溶液混合均匀，得到修饰后的碳量子点材料溶液；修饰后对汞离子会有特异性。
5）将步骤4）所得到的修饰后的碳量子点材料溶液放入4摄氏度冰箱，待后续使用。
所述碳化处理的方法为微波辅助法：将步骤1）得到的混合物，使用家用微波炉在功率150W下保持10分钟。
所述焦磷酸钠溶液的浓度为120mM。
一种碳量子点材料的应用，用于检测汞离子。
优选的，一种碳量子点材料的应用，用于定量检测水中的汞离子浓度，通过荧光光谱法，绘制荧光强度曲线的方法实现。
实施例4
一种碳量子点材料的应用，用于定量检测水中的汞离子浓度，通过荧光光谱法，绘制荧光强度曲线的方法实现。
一种被修饰的碳量子点对去离子水中汞离子检测，包括如下步骤：
1）将修饰后的碳量子点材料溶液稀释至浓度为1-5mg/ml；
2）步骤1）中的碳量子点材料溶液，各取1毫升，分别加入到8支离心管中，分别向8支离心管中加入100微升摩尔浓度为10mmol/L的镉、钠、锌、铜、铅、镁离子溶液，以及摩尔浓度为1mmol/L的铁离子溶液，和摩尔浓度为1umol/L的汞离子溶液，震荡混合均匀；
另外取一支离心管加入步骤1）中的碳量子点溶液1毫升以及100微升去离子水，作为空白对照组；
3）将步骤2）得到的加有金属离子的碳量子点溶液静置2-5分钟之后，使用荧光分光光度计检测混合溶液的荧光强度，如图4所示为干扰离子检测试验，与空白对照组对比，实验结果显示，加入汞离子的碳量子点的荧光强度淬灭最为明显，加入其它金属离子的碳量子点荧光强度无明显变化；
4）步骤1）中的碳量子点材料溶液，各取1毫升，分别加入到13支离心管中，分别向13支离心管中加入100微升不同浓度的汞离子溶液，并震荡混合均匀。
所述汞离子溶液浓度分别为0×10-9mol/L、1×10-9mol/L、5×10-9mol/L、10×10- 9mol/L、1×10-6mol/L、5×10-6mol/L、10×10-6mol/L、1×10-3mol/L、5×10-3mol/L、10×10- 3mol/L、1×10-0mol/L、5×10-0mol/L、10×10-0mol/L。
5）将步骤4）得到的加有不同浓度汞离子溶液的碳量子点材料溶液，静置2-5分钟，进行荧光强度检测。
6）统计出步骤5）中各个离心管中溶液的荧光强度，绘制出相应的拟合曲线。修饰后碳量子点材料用于汞离子检测的荧光图谱如图3A所示。
如图3B所示，汞离子的浓度与荧光淬灭强度之间具有良好的线性关系。
7）在实际自来水样品中加入不同浓度的Hg2+进行荧光检测，并与拟合曲线进行比对，得到盲样中汞离子浓度，计算其测定回收率。如表1所示，
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表1结果表明，自来水系统中回收率为95%-110%，修饰后的碳量子点在自来水中可以高灵敏度高选择性的检测汞离子。并且具有宽的检测范围和低的检测限。
实施例5
一种碳量子点材料的应用，用于定性检测细胞中的汞离子。
所述检测细胞中的汞离子的方法包括以下步骤：
1）将细胞接种于24孔培养板中，在无菌条件下培养24小时；丢弃细胞培养液，使用0.01M的PBS溶液洗涤细胞3次；
2) 将修饰后的荧光碳量子点材料溶液稀释至浓度为3mg/ml；
3）将步骤2）得到的的碳量子点材料溶液加入到细胞环境中，在37℃下培养6小时，用PBS溶液洗涤细胞3次，得到碳量子点孵育后的细胞；
4）将50uL不同浓度的汞离子溶液加入到碳量子点孵育后的细胞中，在37℃孵育30min，用荧光显微镜观察细胞的荧光变化，得到碳量子点以及汞离子孵育后的细胞和第一细胞荧光成像图；汞离子的浓度分别为1umol/L、2 umol/L、3umol/L；
5）将100uL不同浓度的GSH溶液在pH=7.4下加入到步骤4）得到的碳量子点以及汞离子孵育后的细胞中，在37℃孵育30min，用荧光显微镜观察细胞的荧光变化，得到第二细胞荧光成像图。GSH的浓度分别是10umol/L、20umol/L、30umol/L。
观察上述步骤得出的细胞荧光成像图，得出结论。
利用荧光显微镜进一步研究了修饰后的碳量子点在细胞中检测Hg2+的可行性。从图5A可以看出，将LO2细胞与碳量子点孵育后，有可见的蓝色荧光。随着Hg2+浓度的增加，细胞荧光逐渐减弱(图5B、5C、5D)。另一方面，GSH可以有效地恢复淬灭后碳量子点的荧光，如图5E、5F所示。结果表明，制备的修饰后的碳量子点具有较好的细胞内Hg2+的视觉检测能力。
细胞与碳量子点共孵育后成像可观察到可见的蓝色荧光。随着Hg2+浓度的增加，细胞荧光逐渐减弱。另一方面，GSH可以有效地恢复由于汞离子的加入使碳量子点的荧光淬灭的荧光。结果表明，制备的焦磷酸根修饰的碳量子点具有较好的细胞内Hg2+的视觉检测能力。
实施例6
一种碳量子点材料的应用，用于定性检测细胞中的汞离子。
所述检测细胞中的汞离子的方法包括以下步骤：
1）将细胞在无菌条件下培养20小时；丢弃细胞培养液，使用浓度为0.005M的PBS溶液在pH=7的条件下洗涤细胞4次；
2) 将修饰后的荧光碳量子点材料溶液稀释至浓度为1mg/ml；
3）将步骤2）得到的的碳量子点材料溶液加入到细胞环境中，在35℃下培养8小时，用PBS溶液洗涤细胞，得到碳量子点孵育后的细胞；
4）将30uL不同浓度的汞离子溶液加入到碳量子点孵育后的细胞中，在35℃孵育50min，用荧光显微镜观察细胞的荧光变化，得到碳量子点以及汞离子孵育后的细胞和第一细胞荧光成像图，可以看出随着汞离子浓度的增加细胞的荧光有淬灭的趋势；
5）将80uL不同浓度的GSH溶液在pH=7的条件下加入到步骤4）得到的碳量子点以及汞离子孵育后的细胞中，在35℃孵育50min，用荧光显微镜观察细胞的荧光变化，得到第二细胞荧光成像图，可以看到细胞回亮的现象，可以再次使用来检测细胞中的汞离子。
实施例7
一种碳量子点材料的应用，用于定性检测细胞中的汞离子。
所述检测细胞中的汞离子的方法包括以下步骤：
1）将细胞在无菌条件下培养30小时；丢弃细胞培养液，使用浓度为0.015M的PBS溶液在pH=7.7的条件下洗涤细胞；
2) 将修饰后的荧光碳量子点材料溶液稀释至浓度为5mg/ml；
3）将步骤2）得到的的碳量子点材料溶液加入到细胞环境中，在37.7℃下培养4小时，用PBS溶液洗涤细胞，得到碳量子点孵育后的细胞；
4）将70uL不同浓度的汞离子溶液加入到碳量子点孵育后的细胞中，在37.7℃孵育20min，用荧光显微镜观察细胞的荧光变化，得到碳量子点以及汞离子孵育后的细胞和第一细胞荧光成像图，可以看出随着汞离子浓度的增加细胞的荧光有淬灭的趋势；
5）将120uL不同浓度的GSH溶液在pH=7.7的条件下加入到步骤4）得到的碳量子点以及汞离子孵育后的细胞中，在37.7℃孵育20min，用荧光显微镜观察细胞的荧光变化，得到第二细胞荧光成像图，可以看到细胞回亮的现象，可以再次使用来检测细胞中的汞离子。
上面结合实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.一种碳量子点材料，其特征在于，通过使用焦磷酸根离子对碳量子点进行修饰得到，粒径为1-9nm；所述的碳量子点材料用于检测汞离子；所述的碳量子点材料，通过如下步骤制备得到：
1）将柠檬酸，尿素溶解于10毫升去离子水中，搅拌，得到混合物，混合物中柠檬酸和尿素的浓度分别为0.001-0.002g/mL、0.003-0.007g/mL；
2）将步骤1）所得到的混合物进行碳化处理并取上清液；碳化处理的方法为微波辅助法：将步骤1）得到的混合物，使用家用微波炉在功率50-150W下保持10-30分钟；
3）将步骤2）所得到的上清液离心去除沉淀并进行透析纯化，采用超纯水透析20-30小时；
4）将步骤3）所得到溶液稀释50-200倍，再与焦磷酸钠溶液按摩尔比8-12:2的比例混合，搅拌至溶液混合均匀，得到修饰后的碳量子点材料溶液；所述焦磷酸钠溶液的浓度为80-120mM；
5）将步骤4）所得到的修饰后的碳量子点材料溶液，0-4℃冷藏保存，待后续使用。
2.根据权利要求1所述碳量子点材料，其特征在于，用于检测水中的汞离子浓度，通过荧光光谱法，绘制荧光强度曲线的方法实现。
3.根据权利要求1所述碳量子点材料，其特征在于，用于定性检测细胞中的汞离子。
4.根据权利要求3所述碳量子点材料，其特征在于，所述检测细胞中的汞离子的方法包括以下步骤：
1）将细胞在无菌条件下培养20-30小时；丢弃细胞培养液，使用浓度为0.005-0.015M的PBS溶液在pH=7-7.7的条件下洗涤细胞；
2) 将修饰后的荧光碳量子点材料溶液稀释至浓度为1-5mg/ml；
3）将步骤2）得到的碳量子点材料溶液加入到细胞环境中，在35-37.7℃下培养4-8小时，用PBS溶液洗涤细胞，得到碳量子点孵育后的细胞；
4）将30-70uL不同浓度的汞离子溶液加入到碳量子点孵育后的细胞中，在35-37.7℃孵育20-50min，用荧光显微镜观察细胞的荧光变化，得到碳量子点以及汞离子孵育后的细胞和第一细胞荧光成像图；
5）将80-120uL不同浓度的GSH溶液在pH=7-7.7的条件下加入到步骤4）得到的碳量子点以及汞离子孵育后的细胞中，在35-37.7℃孵育20-50min，用荧光显微镜观察细胞的荧光变化，得到第二细胞荧光成像图，再次使用来检测细胞中的汞离子。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113321237B (zh) * 2021-05-07 2022-09-27 湖北师范大学 一种硫化镉量子点的制备方法及应用
CN113278417A (zh) * 2021-05-28 2021-08-20 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 一种硫氮共掺杂碳量子点荧光探针及其制备方法和应用
CN114229827A (zh) * 2021-10-25 2022-03-25 广东石油化工学院 一种碳纳米点、基于碳纳米点制备的双模探针及其应用
CN115432673B (zh) * 2022-08-26 2024-01-26 华南农业大学 一种荧光碳量子点-纳米硒的制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105609777A (zh) * 2016-03-08 2016-05-25 中南大学 一种磷掺杂二维碳材料的制备方法及其在钠离子电池中的应用
CN106833628A (zh) * 2016-12-05 2017-06-13 齐齐哈尔大学 表面修饰的碳纳米点及其制备和作为荧光探针检测Cu2+及谷胱甘肽的应用
CN109609125A (zh) * 2019-02-20 2019-04-12 潍坊科技学院 CDs/SiO2/AuNCs比率荧光探针、制备方法及应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105609777A (zh) * 2016-03-08 2016-05-25 中南大学 一种磷掺杂二维碳材料的制备方法及其在钠离子电池中的应用
CN106833628A (zh) * 2016-12-05 2017-06-13 齐齐哈尔大学 表面修饰的碳纳米点及其制备和作为荧光探针检测Cu2+及谷胱甘肽的应用
CN109609125A (zh) * 2019-02-20 2019-04-12 潍坊科技学院 CDs/SiO2/AuNCs比率荧光探针、制备方法及应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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基于氮磷共掺杂碳点的荧光探针检测汞离子;王宁等;《化学研究与应用》;20190331;第31卷;第440-448页 *

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