CN110376175A - 一种合成荧光碳点用于选择性检测Hg2+的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种合成荧光碳点用于选择性检测Hg2+的方法，属于碳点合成和Hg2+检测的技术领域。本发明的技术方案要点为：一种合成荧光碳点选择性检测Hg2+的方法，是通过合成荧光碳点，在碳点溶液中加入含有Hg2+的待测液，促使荧光碳点的荧光发生猝灭，根据猝灭的程度对比线性关系图或方程计算得出Hg2+的浓度。本发明相比之前的技术在检测Hg2+时选择性更好，检测限更低，并且成本低廉，绿色环保。

Description

一种合成荧光碳点用于选择性检测Hg2+的方法
技术领域
本发明属于功能化荧光碳点的合成及Hg2+的定量分析技术领域，具体涉及一种合成碳点用于选择性检测Hg2+的方法。
背景技术
Hg俗称水银，常见价态为+2价。少量的Hg2+可以作为治病的良药。Hg元素能够在生物体内积累，可以破坏中枢神经系统，在环境或药物中Hg2+一旦超过标准就会对人们造成伤害，因此对Hg2+的检测是必不可少的。现阶段对Hg2+的检测主要有：分光光度法、原子发射光谱法、原子吸收光谱法、氢化物发生-原子荧光光谱法等。但是这些方法都各自有其缺陷，分光光度法需要设计制备与Hg2+具有特异性的显色剂，且显色时间较长；原子发射光谱法对样品要求高，设备造价昂贵；原子吸收光谱法对样品的制作要求较高，操作时间长，设备昂贵；氢化物发生-原子荧光光谱法同样也需要较复杂的仪器设备。
纳米材料的快速发展为Hg2+的检测提供了新的机遇，近些年来，相继出现了使用金纳米颗粒、半导体量子点等纳米材料对Hg2+进行检测，但是这些方法成本较高，操作较为复杂且对环境不友好。荧光纳米碳点的出现为Hg2+的检测提供了新的方法，为解决上述问题，本发明使用柠檬酸铵和乙二胺为主要碳源合成荧光碳点，合成碳点量子产率高达22.79％，并且过程简单，操作方便，最重要的是成本低廉。合成的荧光碳点对Hg2+具有良好的选择性，在检测过程中灵敏度高，选择性好，检测限低至0.3μM，可用于药物中Hg2+的检测。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种过程简单，操作方便的合成荧光碳点选择性检测Hg2+的方法。
本发明的技术方案为：一种使用荧光碳点检测Hg2+的方法，其特征在于合成荧光碳点，在碳点中加入Hg2+，促使荧光碳点荧光发生猝灭，测得荧光强度-Hg2+标准曲线后可根据标准曲线检测实际样品中Hg2+的含量。其特征在于以下方面：
将0-50μmol/L范围浓度梯度的Hg2+标准溶液加入合成的荧光碳点溶液，在荧光光谱仪上测得荧光强度；根据已知浓度的Hg2+溶液绘制荧光强度-Hg2+浓度标准曲线，即F/F0-Hg2+浓度标准曲线，其中F为加入不同浓度Hg2+碳点荧光强度，F0为相同条件下不加Hg2+的碳点荧光强度；再根据含有Hg2+待测实际样品的荧光强度并结合F/F0-Hg2+浓度标准曲线得到待测Hg2+溶液中的Hg2+的含量。
所述合成的荧光碳点的具体制备过程为：将0.4g柠檬酸铵和0.5mL乙二胺溶于去离子水中，将溶解后的混合溶液转移到聚四氟乙烯反应釜，盖紧盖子放入高压反应釜在180℃烘箱中反应12小时，自然冷却后离心过滤得到溶液A。分别称取0.17g的二水合氯化铜和0.19g的四水和氯化锰溶于10ml去离子水中得到溶液B，向溶液B中滴加溶液A得到混合液C，之后向C中加入10mL的1mol/L的氢氧化钠溶液，转移至高压反应釜中200℃反应10小时，自然冷却后取上清液离心、过滤得到碳点溶液，放置于4℃冰箱保存。
优选检测过程的最佳的实验条件为：合成的荧光碳点的加入量为2mg/ml，最佳激发波长λex＝340nm。
当溶液体系中Hg2+的浓度为0-20μM和25-50μM时呈现线性关系，在Hg2+浓度为0-20μmol/L时其线性回归方程为F/F0＝﹣0.01846c+1.00197，在Hg2+浓度为25-50μmol/L时F/F0＝﹣0.00499c+0.69630，相关系数为0.9954。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：合成荧光碳点对进行Hg2+检测，环境友好绿色环保，成本低廉；合成荧光碳点的量子产率高达22.79％，灵敏度优异，选择性好，对Hg2+的检测限低至0.3μM。
附图说明
图1是本发明合成碳点的高分辨透射电镜图(1a)和粒径分布图(1b)
图2是本发明合成碳点荧光发射光谱、激发光谱、紫外吸收光谱
图3是本发明的Hg2+浓度与F/F0的线性关系图，其中a是Hg2+浓度为0-20μmol/L，图b是Hg2+浓度为25-50μmol/L。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
荧光碳点的制备：称取0.4000g柠檬酸铵加入0.5mL乙二胺后将其溶于20mL去离子水中，将混合溶液转移至聚四氟乙烯反应釜，放入高压反应釜在180℃的烘箱中反应12小时，自然冷却后离心过滤得到溶液A。称取0.1700g二水合氯化铜和0.1900g四水和氯化锰溶解到10ml去离子水中得到溶液B，向溶液B中边搅拌边滴加溶液A得到溶液D，之后向溶液D中加入10ml的NaOH溶液，将最终得到混合液转移至高压反应釜中放入烘箱在200℃条件下反应10小时，自然冷却后取上清液在12000转速下离心20min，离心过的溶液使用0.22μm的微孔滤膜过滤得到荧光碳点溶液，放入4℃冰箱保存备用，图1为合成碳点的透射电镜图和粒径分布图，可以从图中可以看出合成碳点呈球形，分散性良好。图2是荧光碳点紫外吸收和荧光光谱图。
实施例2
为了探究合成荧光碳点的应用，使用合成的荧光碳点对Hg2+进行测定，实验结果表明：荧光碳点的最佳加入量为2mg/ml，最佳激发波长λex＝340nm，样品和荧光碳点的加入顺序对实验结果影响不大，本次实验加入顺序为荧光碳点，Hg2+标准溶液。
在最佳检测条件下，改变加入荧光碳点中Hg2+的浓度，在相同的实验参数下，用荧光光谱仪检测，分别计算含有不同浓度Hg2+的荧光碳点与空白不含Hg2+的荧光碳点荧光强度的比值，做出线性关系图，如图3所示，当Hg2+的浓度为0-20μmol/L和25-50μmol/L时呈现线性关系，其线性回归方程为F/F0＝﹣0.01846c+1.00197，F/F0＝﹣0.00499c+0.69630，相关系数为0.9954，检出限为0.3μM。
实施例3：
实际样品的检测：实验中感冒灵颗粒和黄连上清片均购于河南师范大学校医院，将两种药品分别使用研钵研磨为粉末状，取0.5g研磨好的药品加入10ml水放于离心管中，在12000rmp条件下离心10min，取上清液过滤即得到药品待测液。
为了验证合成荧光碳点在实际应用中对于检测Hg2+的可行性，我们将不同浓度的Hg2+标准溶液分别加入感冒灵颗粒和黄连上清片中进行分析检测。实验结果如表1所示，样品的加标回收率都处在98.99％-101.79％范围内，相对标准偏差处于0.016％-0.293％。因此在实际药品中的其他干扰物质没有影响到荧光碳点对Hg2+的分析检测，荧光碳点在Hg2+检测中具有良好的选择性，因此合成的荧光碳点可以被很好的应用于现实情况下药物中Hg2+的定量检测。
表1实际样品回收率
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (3)

1.一种合成荧光碳点用于选择性检测Hg2+的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将0-50μmol/L的Hg2+标准溶液分别加入到合成的荧光碳点中，在荧光光谱仪上测得荧光强度；
(2)根据已知浓度梯度Hg2+标准溶液的浓度与测得的荧光强度绘制荧光强度-Hg2+浓度标准曲线；
(3)再根据含有Hg2+待测实际样品的荧光强度并结合荧光强度-Hg2+浓度标准曲线得到待测Hg2+溶液中的Hg2+的含量。
2.根据权利要求1所述的一种合成荧光碳点用于选择性检测Hg2+的方法，其特征在于，所述荧光碳点的具体制备过程为：
(1)将0.4g柠檬酸铵和0.5mL乙二胺溶于20mL去离子水中，将溶解后的混合溶液转移到聚四氟乙烯反应釜，盖紧盖子放入高压反应釜在180℃烘箱中反应12小时，自然冷却后离心过滤得到溶液A；
(2)称取0.17g的二水合氯化铜和0.19g的四水和氯化锰溶于去离子水中得到溶液B，向溶液B中滴加溶液A得到混合液C，之后向C中加入10mL的1mol/L的氢氧化钠溶液，转移至高压反应釜中200℃反应10小时，自然冷却后取上清液离心、过滤得到碳点溶液，放置于4℃冰箱保存。
3.根据权利要求1所述的一种合成荧光碳点用于选择性检测Hg2+的方法，其特征在于检测时最佳实验条件为：
(1)荧光碳点的加入量为2mg/mL，激发光谱为λex＝340nm。
(2)当溶液体系中Hg2+的浓度为0-20μmol/L和25-50μmol/L时呈现线性关系，在Hg2+浓度在0-20μmol/L范围的线性回归方程为F/F0＝﹣0.01846c+1.00197，在Hg2+浓度在25-50μmol/L范围的线性回归方程为F/F0＝﹣0.00499c+0.69630，相关系数为0.9954，检出限为0.3μmol/L。
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