CN110607175B - 铜掺杂碳量子点及其制备方法和作为探针在过氧化氢检测中的应用 - Google Patents
铜掺杂碳量子点及其制备方法和作为探针在过氧化氢检测中的应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110607175B CN110607175B CN201910916900.3A CN201910916900A CN110607175B CN 110607175 B CN110607175 B CN 110607175B CN 201910916900 A CN201910916900 A CN 201910916900A CN 110607175 B CN110607175 B CN 110607175B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- copper
- carbon quantum
- doped carbon
- solution
- 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 93
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 40
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L copper(ii) acetate Chemical compound [Cu+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O OPQARKPSCNTWTJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 19
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- PTVDYARBVCBHSL-UHFFFAOYSA-N copper;hydrate Chemical compound O.[Cu] PTVDYARBVCBHSL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 1,2-Dichloroethane Chemical compound ClCCCl WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 claims description 68
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 38
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 claims description 34
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 claims description 34
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 claims description 34
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 claims description 15
- 239000012490 blank solution Substances 0.000 claims description 11
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 claims description 10
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 claims description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 2
- 239000012085 test solution Substances 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 13
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 12
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 8
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 17
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 11
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 6
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- RWSXRVCMGQZWBV-WDSKDSINSA-N glutathione Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(=O)N[C@@H](CS)C(=O)NCC(O)=O RWSXRVCMGQZWBV-WDSKDSINSA-N 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 4
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 3
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- FPQQSJJWHUJYPU-UHFFFAOYSA-N 3-(dimethylamino)propyliminomethylidene-ethylazanium;chloride Chemical compound Cl.CCN=C=NCCCN(C)C FPQQSJJWHUJYPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 2
- LEHOTFFKMJEONL-UHFFFAOYSA-N Uric Acid Chemical compound N1C(=O)NC(=O)C2=C1NC(=O)N2 LEHOTFFKMJEONL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- TVWHNULVHGKJHS-UHFFFAOYSA-N Uric acid Natural products N1C(=O)NC(=O)C2NC(=O)NC21 TVWHNULVHGKJHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 2
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000001506 fluorescence spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 2
- 229960003180 glutathione Drugs 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 229940116269 uric acid Drugs 0.000 description 2
- CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 1,4-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=C(N)C=C1 CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]propan-1-one Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CCC(=O)N1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010024636 Glutathione Proteins 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 235000006708 antioxidants Nutrition 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 238000012984 biological imaging Methods 0.000 description 1
- 229910021387 carbon allotrope Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004976 chemiluminescence spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 150000001879 copper Chemical class 0.000 description 1
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-N diphosphoric acid Chemical compound OP(O)(=O)OP(O)(O)=O XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000003937 drug carrier Substances 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229940005657 pyrophosphoric acid Drugs 0.000 description 1
- 238000006862 quantum yield reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L sodium thiosulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=S AKHNMLFCWUSKQB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000019345 sodium thiosulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- YWYZEGXAUVWDED-UHFFFAOYSA-N triammonium citrate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[NH4+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O YWYZEGXAUVWDED-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography 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
-
- 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
-
- 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
- G01N21/62—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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
Abstract
本发明公开了一种铜掺杂碳量子点及其制备方法和作为探针在过氧化氢检测中的应用,该制备方法包括:将EDC、乙酸铜和水混合,得到澄清透明的溶液,将所得溶液经水热反应,离心后收集产物,得到铜掺杂碳量子点。本发明所制备的铜掺杂碳量子点荧光量子产率高、分散性好、且可控,生产成本低,重现性好。将上述制备的铜掺杂碳量子点与H2O2反应产生OH.导致铜掺杂碳量子点荧光上升。依据铜掺杂碳量子点荧光强度的变化与H2O2浓度的线性依赖关系,实现对H2O2的传感检测,该铜掺杂碳量子点应用于检测H2O2时,具备良好选择性和高灵敏度,且响应时间短、能够实时检测。
Description
技术领域
本发明涉及纳米材料传感研究领域,具体地,涉及一种铜掺杂碳量子点及其制备方法和作为探针在过氧化氢检测中的应用。
背景技术
碳点是一类新的荧光碳同素异形体,可根据其物理和化学性质分为碳量子点(CQDs),碳纳米点,大多数CQD发射,激发,pH,呈荧光依赖性。在极少数情况下,它们的发射是激发和pH不依赖的,并且表面官能团和掺杂剂的参与能极大地改变CQD的光学特征。由于CQD毒性低,易于功能化,优良的亲水性和分散性,高度的结构稳定性和荧光稳定性,使其成为生物医学保健科学领域中生物传感器,生物成像,药物载体和纳米医学的潜在探针。
目前,针对H2O2的检测方法主要包括电化学方法,分光光度法,化学发光和荧光光谱法。由于荧光光谱法高灵敏度和高时空分辨率引起了相当多的关注。
而铜是一种植物和动物包括人体必需的矿物质,铜还可以作为抗氧化剂,减少损害的自由基。结合这两点,我们选择合成不同的铜掺杂碳点,利用其对H2O2的不同响应,筛选其一作为荧光探针检测H2O2。
发明内容
本发明的目的是提供一种铜掺杂碳量子点及其制备方法与应用,该铜掺杂碳量子点应用于检测H2O2时,具备良好选择性和高灵敏度,且响应时间短、能够实时检测。
为了实现上述目的,本发明提供了一种铜掺杂碳量子点的制备方法,其特征在于,包括:将1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)、乙酸铜和水混合,得到澄清透明的溶液,将所得溶液经水热反应,离心后收集产物,得到铜掺杂碳量子点。
优选地,在进行水热反应前,溶液中还添加有抗坏血酸,其中,抗坏血酸(AA)与乙酸铜的摩尔比为0.05:1。
本发明还提供一种铜掺杂碳量子点,所述铜掺杂碳量子点由前文所述的制备方法制得。
另外,本发明还提供一种利用前文所述的铜掺杂碳量子点作为探针在过氧化氢检测中的应用;所述应用的方法包括:
(1)将不同浓度的过氧化氢分别与碳酸盐缓冲溶液、纯化的铜掺杂碳量子点溶液混合、定容,得到待测溶液;
(2)将纯化的铜掺杂碳量子点溶液和碳酸盐缓冲溶液混合、定容,得到空白待测溶液;
(3)分别测定各待测溶液和空白待测溶液的最大荧光强度;
(4)以待测溶液的最大荧光强度和空白待测溶液的最大荧光强度的比值为纵坐标,过氧化氢的浓度为横坐标,建立荧光发射光谱曲线方程;
(5)测定待检测过氧化氢的最大荧光强度,然后根据荧光发射光谱曲线方程计算得到过氧化氢的浓度。
通过上述技术方案,本发明在反应过程中,EDC一是作为合成铜掺杂碳点的碳源,二是作为乙酸铜的螯合剂。合成铜掺杂碳量子点过程中AA(抗坏血酸)作为还原剂,乙酸铜作为金属掺杂剂。本发明所制备的铜掺杂碳量子点荧光量子产率高、分散性好、且可控,生产成本低,重现性好。将上述制备的铜掺杂碳量子点与H2O2反应产生OH.,导致铜掺杂碳量子点荧光上升。依据铜掺杂碳量子点荧光强度的变化与H2O2浓度的线性依赖关系,实现对H2O2的传感检测,该铜掺杂碳量子点应用于检测H2O2时,具备良好选择性和高灵敏度,且响应时间短、能够实时检测。
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为实施例1中制备的不同比例铜掺杂碳量子点加入相同浓度H2O2的荧光上升比例图;
图2为实施例1中筛选出来的铜掺杂碳量子点的透射电子显微镜照片(TEM);
图3为实施例1中筛选出来的铜掺杂碳量子点的荧光激发依赖图(Fluorescence);
图4为实施例1中筛选出来的铜掺杂碳量子点的紫外吸收光谱图(Absorbance);
图5为利用实施例1中筛选的AA:Cu为0.05与0.10的两种不同比例掺杂的铜量子点检测H2O2的荧光强度比值线性图;
图6为利用实施例1中最终筛选的铜掺杂碳量子点检测H2O2的荧光发射光谱图;
图7为利用实施例1最终筛选的铜掺杂碳量子点检测H2O2的荧光强度比值线性图;
图8为实施例1中筛选出来的铜掺杂碳量子点对不同物质的荧光响应柱状图;
图9为对比例1制备的碳量子点检测H2O2的荧光发射光谱图;
图10位对比例2制备的碳量子点检测H2O2的荧光发射光谱图。
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。
本发明提供了一种铜掺杂碳量子点的制备方法,其特征在于,包括:将1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)、乙酸铜和水混合,得到澄清透明的溶液,将所得溶液经水热反应,离心后收集产物,得到铜掺杂碳量子点。
优选地,在进行水热反应前,溶液中还添加有抗坏血酸,其中,乙酸铜与抗坏血酸(AA)的摩尔比为1:0-0.3。
通过上述技术方案,本发明在反应过程中,EDC一是作为合成铜掺杂碳点的碳源,二是作为乙酸铜的螯合剂。合成铜掺杂碳量子点过程中AA(抗坏血酸)作为还原剂,乙酸铜作为金属掺杂剂。本发明所制备的铜掺杂碳量子点荧光量子产率高、分散性好、且可控,生产成本低,重现性好。将上述制备的铜掺杂碳量子点与H2O2反应产生OH.,导致铜掺杂碳量子点荧光上升。依据铜掺杂碳量子点荧光强度的变化与H2O2浓度的线性依赖关系,实现对H2O2的传感检测,该铜掺杂碳量子点应用于检测H2O2时,具备良好选择性和高灵敏度,且响应时间短、能够实时检测。
为了提高制得的铜掺杂碳量子点的产率、分散性和对H2O2检测的灵敏度,在本发明的一种优选的实施方式中,在进行水热反应前,溶液中:乙酸铜的浓度为0.06-0.08mol/L,EDC的浓度为0.04-0.07mol/L,抗坏血酸的浓度为0-0.36mol/L。
为了提高制得的铜掺杂碳量子点的产率、分散性和对H2O2检测的灵敏度,在本发明的一种优选的实施方式中,所述水热反应的条件包括:温度为200-220℃。
为了提高制得的铜掺杂碳量子点的产率、分散性和对H2O2检测的灵敏度,在本发明的一种优选的实施方式中,所述水热反应的条件包括:时间为4-8h。
为了提高制得的铜掺杂碳量子点的产率、分散性和对H2O2检测的灵敏度,在本发明的一种优选的实施方式中,还包括对得到产物用透析袋透析的步骤。
本发明还提供一种铜掺杂碳量子点,所述铜掺杂碳量子点由前文所述的制备方法制得。
另外,本发明还提供一种利用前文所述的铜掺杂碳量子点作为探针在过氧化氢检测中的应用;所述应用的方法包括:
(1)将不同浓度的过氧化氢分别与碳酸盐缓冲溶液、纯化的铜掺杂碳量子点溶液混合、定容,得到待测溶液;
(2)将纯化的铜掺杂碳量子点溶液和碳酸盐缓冲溶液混合、定容,得到空白待测溶液;
(3)分别测定各待测溶液和空白待测溶液的最大荧光强度;
(4)以待测溶液的最大荧光强度和空白待测溶液的最大荧光强度的比值为纵坐标,过氧化氢的浓度为横坐标,建立荧光发射光谱曲线方程;
(5)测定待检测过氧化氢的最大荧光强度,然后根据荧光发射光谱曲线方程计算得到过氧化氢的浓度。
在本发明的一种优选的实施方式中,为了进一步提高检测灵敏度和检测效果,所述碳酸盐缓冲溶液的浓度为0.004-0.08mol/L,pH为8-11。
在本发明的一种优选的实施方式中,为了进一步提高检测灵敏度和检测效果,在330-600nm波长范围内进行最大荧光强度测定;最大荧光强度在298-308K的温度条件下进行。
在本发明的一种优选的实施方式中,为了进一步提高检测灵敏度和检测效果,
为了提高制得的铜掺杂碳量子点的产率、分散性和对H2O2检测的灵敏度,在本发明的一种优选的实施方式中,在测定最大荧光强度前,各待测溶液需静置20-30min。
为了提高制得的铜掺杂碳量子点的产率、分散性和对H2O2检测的灵敏度,在本发明的一种优选的实施方式中,相对应1L的过氧化氢待测溶液或空白待测溶液,其中,铜掺杂碳量子点的用量为0.75-1.5mg。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
称取0.3000g乙酸铜于25mL二次蒸馏水中,超声溶解,加入不同剂量的AA(即摩尔比AA:Cu=0、0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3),称取0.3000g EDC于上述溶液中,搅拌30min,至溶液澄清。溶液中EDC浓度为0.065mol/L,乙酸铜浓度为0.06mol/L。
将混合溶液转移至50mL不锈钢聚四氟乙烯的高温反应釜中,于200℃水热反应4h,取出反应釜自然冷却至室温;然后,用1000Da透析袋透析5h后,离心透析收集产物,置于冰箱内4℃贮存备用。
准确量取800uL碳酸盐缓冲溶液(0.01mol/L,pH=9.0),200μL纯化的不同掺杂的铜掺杂碳量子点溶液(制备铜掺杂碳量子点时乙酸铜与AA的比例不同)和200μL 1.0×10- 4mol/L H2O2加入2mL离心管中,定容,振荡混匀。随后,在25℃条件下恒温静置30min后,测定反应溶液的荧光发射光谱(激发波长为330nm)。
以400nm处荧光发射峰的荧光强度与空白(相同条件下无H2O2存在,铜掺杂碳量子点的400nm处的荧光强度)的比值为纵坐标,以制备铜掺杂碳量子点时加入的乙酸铜与AA的比例为横坐标,得到如图1所示的柱状图。所得不同的铜掺杂碳量子点对H2O2的响应如图1所示,可以明显看出比例为AA:Cu=0.05的铜掺杂量子点对H2O2的响应效果最好,其次为AA:Cu=0.1。
AA:Cu=0.05所得的铜掺杂量子点的TEM图如图2所示,从图中可以看出铜掺杂碳量子点尺寸大小分散较均匀,接近球形的颗粒物,平均尺寸大小为2.4nm,和碳纳米材料尺寸分布特点相一致。经验证,本实施例中在变更AA:Cu的摩尔比所得到的其他铜掺杂量子点的形貌与AA:Cu=0.05时,基本一致。
从AA:Cu=0.05所得的铜掺杂量子点的荧光激发依赖图(图3)可见最佳激发为330nm。从AA:Cu=0.05所得的铜掺杂量子点的吸收图谱(图4)可以看出在260nm左右处有明显吸收。从图5和图6可以看出铜掺杂碳量子点检测H2O2的线性检测范围和检测限,图5中左边图的线性关系优于右边图(左边AA:Cu为0.05,右边为0.10)。将以上述比例制备的铜掺杂碳量子点作为探针检测H2O2。
实施例2
以摩尔比AA:Cu=0.05,按照实施例1的方法制备铜掺杂量子点,不同的是,EDC的浓度为0.04mol/L,水热反应的温度为220℃,时间为8h。
实施例3
以摩尔比AA:Cu=0.05,以按照实施例1的方法制备铜掺杂量子点,不同的是,乙酸铜的浓度为0.08mol/L,EDC的浓度为0.07mol/L,水热反应的温度为220℃,时间为4h。
经验证,实施例2、实施例3所得的铜掺杂量子点的形貌、性能与实施例1接近。
应用例1
准确量取800uL碳酸盐缓冲溶液(0.01mol/L,pH=9.0),200μL掺杂比例AA:Cu分别为0.10和0.05的纯化碳量子点溶液(溶液中碳量子点的含量为3.702×10-5g和20μL不同浓度H2O2加入2mL离心管中,定容,振荡混匀。随后,在25℃条件下恒温静置30min后,测定反应溶液的荧光发射光谱(激发波长为330nm)。
以400nm处荧光发射峰的荧光强度与空白(无H2O2存在下,铜掺杂碳量子点的400nm处的荧光强度)的比值为纵坐标,H2O2浓度为横坐标,建立荧光发射光谱曲线的方程。对比两种荧光发射方程,如图5所示,比例为AA:Cu=0.05的掺杂比例的性能明显最优。
应用例2
以AA:Cu=0.05得到的碳量子点重复建立荧光发射光谱曲线的方程的实验步骤,得到温度为25℃条件下的荧光发射光谱曲线的方程为:y=02387x(μmol/L)+0.06088,相关系数为0.994,如图7所示,可见,具有较高的准确度。
经验证,相同的情况下,在添加的纯化碳量子点溶液中碳量子点的含量为3.702×10-5g,所得的荧光发射光谱曲线的方程的线性相关系数均在0.99以上。
应用例3为了研究该铜掺杂碳量子点探针对H2O2检测的选择性,我们以AA:Cu=0.05得到的碳量子点考察了如葡萄糖(Glucose)、焦磷酸(ppi)、硫代硫酸钠(Na2S2O3)以及尿酸(UA)、谷胱甘肽(GSH)和几种盐类等物质对铜掺杂碳量子点的响应,所有实验平行测定三次。如图8所示,与干扰物质相比,H2O2能使所制备的铜掺杂碳量子点的荧光有显著地上升效果。这一结果表明,所提出的铜掺杂碳量子点探针对H2O2荧光传感体系具有很好的选择性。
对比例1
不加入乙酸铜:
于25mL二次蒸馏水中,超声溶解,加入0.003mol的AA,0.3000g EDC于上述溶液中,搅拌30min,至溶液澄清。将混合溶液转移至50mL不锈钢聚四氟乙烯的高温反应釜中,于200℃水热反应4h,取出反应釜自然冷却至室温;然后,用1000Da透析袋透析5h后,离心透析收集产物,置于冰箱内4℃贮存备用。
以对比例1方式制备的碳量子点作为探针检测H2O2,按照应用例1的方式进行,结果如图9所示,H2O2对所合成的碳量子点没有明显的荧光增强作用。
对比例2
于10mL超纯水中加入0.2mol的氯化铜,0.01mol对苯二胺和0.2mol的柠檬酸铵,超声溶解,至溶液澄清。将混合溶液转移至50mL不锈钢聚四氟乙烯的高温反应釜中,于200℃水热反应4h,取出反应釜自然冷却至室温;然后,用1000Da透析袋透析5h后,离心透析收集产物,置于冰箱内4℃贮存备用。
以对比例2方式制备的碳量子点作为探针检测H2O2,按照应用例1的方式进行,结果如图10所示,H2O2对该铜掺杂碳量子点没有明显的荧光增加效果。
以所得不同的碳量子点的最大荧光发射峰的荧光强度对H2O2的响应情况,发现对比例1、对比例2中的碳量子点对H2O2无荧光上升现象。
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 (8)
1.一种铜掺杂碳量子点作为探针在过氧化氢检测中的应用,其特征在于,所述铜掺杂碳量子点的制备方法包括:将EDC、乙酸铜和水混合,得到澄清透明的溶液,将所得溶液经水热反应,离心后收集产物,得到铜掺杂碳量子点;
其中,在进行水热反应前,溶液中还添加有抗坏血酸,其中,抗坏血酸与乙酸铜的摩尔比为0-0.3:1;
所述应用的方法包括:
(1)将不同浓度的过氧化氢分别与碳酸盐缓冲溶液、纯化的铜掺杂碳量子点溶液混合、定容,得到待测溶液;
(2)将纯化的铜掺杂碳量子点溶液和碳酸盐缓冲溶液混合、定容,得到空白待测溶液;
(3)分别测定各待测溶液和空白待测溶液的最大荧光强度;
(4)以待测溶液的最大荧光强度和空白待测溶液的最大荧光强度的比值为纵坐标,过氧化氢的浓度为横坐标,建立荧光发射光谱曲线方程;
(5)测定待检测过氧化氢的最大荧光强度,然后根据荧光发射光谱曲线方程计算得到过氧化氢的浓度。
2.根据权利要求1所述的应用,其中,在进行水热反应前,溶液中:乙酸铜的浓度为0.06-0.08mol/L,EDC的浓度为0.04-0.07mol/L,抗坏血酸的浓度为0-0.36mol/L。
3.根据权利要求1或2所述的应用,其中,所述水热反应的条件包括:温度为200-220℃;和/或,时间为4-8h。
4.根据权利要求3所述的应用,其中,还包括对得到产物用透析袋透析的步骤。
5.根据权利要求1所述的应用,其中,所述碳酸盐缓冲溶液的浓度为0.004-0.08mol/L,pH为8-11。
6.根据权利要求1所述的应用,其中,在330-600nm波长范围内进行最大荧光强度测定;最大荧光强度在298-308K的温度条件下进行。
7.根据权利要求6所述的应用,其中,在测定最大荧光强度前,各待测溶液需静置20-30min。
8.根据权利要求1所述的应用,其中,相对应1L的过氧化氢待测溶液或空白待测溶液,其中,铜掺杂碳量子点的用量为0.75-1.5mg。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910916900.3A CN110607175B (zh) | 2019-09-26 | 2019-09-26 | 铜掺杂碳量子点及其制备方法和作为探针在过氧化氢检测中的应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910916900.3A CN110607175B (zh) | 2019-09-26 | 2019-09-26 | 铜掺杂碳量子点及其制备方法和作为探针在过氧化氢检测中的应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110607175A CN110607175A (zh) | 2019-12-24 |
CN110607175B true CN110607175B (zh) | 2022-08-30 |
Family
ID=68893501
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910916900.3A Active CN110607175B (zh) | 2019-09-26 | 2019-09-26 | 铜掺杂碳量子点及其制备方法和作为探针在过氧化氢检测中的应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110607175B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111518554B (zh) * | 2020-04-28 | 2023-01-24 | 安徽师范大学 | 拥有模拟酶性质的铜掺杂碳量子点及其制备方法和应用 |
CN113105892B (zh) * | 2021-04-26 | 2023-03-28 | 安徽师范大学 | 铜掺杂碳量子点及其制备方法和作为探针的应用及试纸和检测液体pH的方法 |
CN113398888B (zh) * | 2021-07-13 | 2021-12-31 | 江苏建霖环保科技有限公司 | 复合净水剂及其制备方法 |
CN114414332B (zh) * | 2022-01-05 | 2024-04-16 | 北京科技大学 | 一种基于Al-CQDs和Al-CNSs的抗氧化剂的制备方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105928914A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-09-07 | 安徽师范大学 | 硫化氢检测传感器及其制备方法、硫化氢的定量检测方法和细胞内硫化氢的定性检测方法 |
CN108822838A (zh) * | 2018-05-10 | 2018-11-16 | 昆明理工大学 | 铜掺杂碳量子点的制备方法及应用 |
-
2019
- 2019-09-26 CN CN201910916900.3A patent/CN110607175B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105928914A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-09-07 | 安徽师范大学 | 硫化氢检测传感器及其制备方法、硫化氢的定量检测方法和细胞内硫化氢的定性检测方法 |
CN108822838A (zh) * | 2018-05-10 | 2018-11-16 | 昆明理工大学 | 铜掺杂碳量子点的制备方法及应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110607175A (zh) | 2019-12-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110607175B (zh) | 铜掺杂碳量子点及其制备方法和作为探针在过氧化氢检测中的应用 | |
Liu et al. | Amino-functionalized green fluorescent carbon dots as surface energy transfer biosensors for hyaluronidase | |
CN108384539B (zh) | 一种绿色荧光碳量子点、制备方法及其应用 | |
Kumari et al. | Modulating the physicochemical and biological properties of carbon dots synthesised from plastic waste for effective sensing of E. coli | |
CN105928914B (zh) | 硫化氢检测传感器及其制备方法、硫化氢的定量检测方法和细胞内硫化氢的定性检测方法 | |
CN110938430A (zh) | 一种硅、氮共掺杂碳量子点及其制备方法和应用 | |
CN111334293A (zh) | 黄光发射荧光探针及其制备方法、选择性检测铁离子和PPi的方法以及细胞成像方法 | |
CN107640759B (zh) | 呈弱酸模式的pH敏感型红光碳量子点及其制备方法 | |
Sivasankaran et al. | Fluorescence determination of glutathione using tissue paper-derived carbon dots as fluorophores | |
CN103361047A (zh) | 基于天然糖类材料的功能性碳荧光纳米颗粒及其制备和应用 | |
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 | |
CN110618119B (zh) | 一种应用铜掺杂碳量子点检测甲硝唑含量的方法 | |
CN109825291B (zh) | 一种氮硫共掺杂的碳量子点及其制备方法和应用 | |
CN106632436B (zh) | 一种过氧化氢荧光探针化合物的制备与应用 | |
CN107300544B (zh) | 一种亚铁离子的检测方法 | |
CN108485661A (zh) | 一种荧光碳量子点的制备方法及其应用 | |
CN107290311A (zh) | 一种荧光传感器“关‑开”检测维生素c的方法 | |
CN110567924A (zh) | 一种石墨烯-稀土复合材料的制备方法及其在苯并咪唑类农残联合毒性效应的应用 | |
CN110066655A (zh) | 银掺杂碳量子点及其制备方法和应用 | |
Han et al. | Efficient one-pot synthesis of carbon dots as a fluorescent probe for the selective and sensitive detection of rifampicin based on the inner filter effect | |
CN1463363A (zh) | 氢自由基的检测方法和定量分析方法 | |
CN110699072B (zh) | 一种香豆素功能化石墨烯量子点荧光探针及其制备方法和应用 | |
Bebas et al. | Microwave synthesis of blue emissive N-doped carbon quantum dots as a fluorescent probe for free chlorine detection | |
CN113999679A (zh) | 一种基于上转换纳米材料“关-开”型荧光传感器高灵敏检测甲砜霉素的方法 | |
CN111500285B (zh) | 一种利用柠檬酸和乙二胺四甲叉磷酸钠合成荧光碳量子点的方法 |
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 |