CN112834493B - 一种蓝色荧光碳点、制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种蓝色荧光碳点、制备方法及应用；其制备方法为将三羟甲基氨基甲烷和蒸馏水混合均匀，进行水热反应即得蓝色荧光碳点。该蓝色荧光碳点可用于快速检测H2O2的含量。
Description
技术领域
本发明涉及一种蓝色荧光碳点、制备方法及应用，属于碳点制备技术领域。
背景技术
碳量子点(Carbon quantum dots,CQDs)是一种以碳为骨架，类似球形的纳米材料。CQDs具有优良的荧光特性、紫外吸收以及光致发光等光学性能，优异的生物相容性和低毒性，且尺寸较小，常常作为荧光探针用于细胞、活体成像和示踪等方面的研究。但是，现有的碳量子点的荧光往往肉眼不可见，需借助荧光显微镜等工具才能用于荧光检测，造成设备成本较高。
发明内容
本发明提供了一种蓝色荧光碳点、制备方法及应用，可以有效解决上述问题。
本发明是这样实现的：
一种蓝色荧光碳点的制备方法，将三羟甲基氨基甲烷和蒸馏水混合均匀，进行水热反应即得蓝色荧光碳点。
作为进一步改进的，所述三羟甲基氨基甲烷在蒸馏水中的浓度为0.06～0.1g/mL。
作为进一步改进的，所述水热反应的温度为180～220℃。
作为进一步改进的，所述水热反应的时间为5～7h。
一种上述的方法制备的蓝色荧光碳点。
一种应用上述的蓝色荧光碳点检测过氧化氢浓度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，配置含有蓝色荧光碳点和TMB的检测溶液；
S2，取一定量的检测液，向检测溶液中加入不同浓度的H2O2，反应一段时间后测吸光度，制作H2O2浓度和吸光度的标准曲线；
S3，取含H2O2的待测样品加入到等量的检测溶液中反应同样的时间后测吸光度，根据标准曲线计算待测样品中H2O2的含量。
作为进一步改进的，所述反应的温度为30～52℃。
作为进一步改进的，所述检测溶液的pH为3.6～4.0。
作为进一步改进的，所述TMB的浓度为0.10～0.85mmol/L。
作为进一步改进的，所述蓝色荧光碳点的浓度为0.11～0.77mmol/L。
本发明的有益效果是：
本发明利用一步水热法合成法蓝色荧光的碳点，该碳点具有过氧化物模拟酶的催化特性，氧化底物TMB产生具有裸眼即可观察到的显色的反应，实现简单快捷地检测H2O2。
本发明的方法，当把显色反应与葡萄糖氧化酶催化溶解氧氧化葡萄糖转换成H2O2和葡萄糖酸这一反应结合后，该比色法可测定临床医学中糖尿病诊断的重要指标葡萄糖。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例1提供的蓝色荧光碳点的紫外光谱图和荧光光谱图。
图2是本发明实施例2提供的不存在H2O2和存在H2O2的情况下体系的吸光度图。
图3是本发明实施例2提供的体系TMB-H2O2-CDs在不同反应时间下催化的吸光光谱图。
图4是本发明实施例3提供的不同温度条件的吸光度变化图。
图5是本发明实施例3提供的不同pH条件下的吸光度变化图。
图6是本发明实施例3提供的不同TMB浓度下体系的吸光度图。
图7是本发明实施例3提供的CDs浓度对吸光度的影响图。
图8是本发明实施例4提供的双氧水浓度对催化活性的影响图。
图9是本发明实施例4提供的H2O2浓度和吸光度的标准曲线。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本发明实施例提供一种蓝色荧光碳点的制备方法，将三羟甲基氨基甲烷和蒸馏水混合均匀，进行水热反应即得蓝色荧光碳点。
作为进一步改进的，所述三羟甲基氨基甲烷在蒸馏水中的浓度为0.06～0.1g/mL。
作为进一步改进的，所述水热反应的温度为180～220℃。
作为进一步改进的，所述水热反应的时间为5～7h。
一种上述的方法制备的蓝色荧光碳点。
一种应用上述的蓝色荧光碳点检测过氧化氢浓度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，配置含有蓝色荧光碳点和TMB的检测溶液；
S2，取一定量的检测液，向检测溶液中加入不同浓度的H2O2，反应一段时间后测吸光度，制作H2O2浓度和吸光度的标准曲线；
S3，取含H2O2的待测样品加入到等量的检测溶液中反应同样的时间后测吸光度，根据标准曲线计算待测样品中H2O2的含量。
作为进一步改进的，所述反应的温度为30～52℃。
作为进一步改进的，所述检测溶液的pH为3.6～4.0。
作为进一步改进的，所述TMB的浓度为0.10～0.85mmol/L。
作为进一步改进的，所述蓝色荧光碳点的浓度为0.11～0.77mmol/L。
实施例1
称取0.8000g三羟甲基氨基甲烷于25mL干净烧杯中，倒入10mL的蒸馏水，用玻璃杯将其搅拌均匀，之后将其转入50mL聚四氟乙烯反应釜中。在反应条件为200℃的烘箱中反应6小时，冷却至室温，制备出蓝色荧光碳点，取出置于试剂瓶存于冰箱备用。
通过荧光光度计来观察合成蓝色荧光碳点(CDs)的荧光特性。用氙灯作激发光源，PMT电压设定为700V，设置5nm和2.5nm分别为荧光光度计的激发狭缝和发射光狭缝，扫描速度为1200nm/min，将稀释一定浓度合成的CDs溶液混匀后倒入1cm的荧光比色皿中，进行荧光光谱的测定。用UV-1810型号的紫外-吸收分光光度计来观察合成的CDs的紫外吸收峰。仪器设定的波长范围是200-800nm。结果如图1所示。通过紫外灯的照射，Tris-CDs发出明亮的蓝光。由图1可以知道碳点的最佳λex是305nm。在最佳λex的激发下，特征吸收峰出现在381nm上。
实施例2
TMB作为酶的催化底物，H2O2作为氧化剂，以此来探究碳点的类过氧化物酶活性。开始只以TMB和H2O2混合，溶液呈现无色透明，一段时间过后还是呈无色透明，然后在TMB-H2O2混合液中加入CDs，溶液出现蓝色且出现蓝色加深的现象，此现象可以证明合成的CDs具有类过氧化物酶的催化活性。图2显示的是不存在H2O2和存在H2O2的情况下体系的吸光度，图2中的A显示的是不存在H2O2，不会发生显色反应，图2中的B示的是存在H2O2，发生显色反应，这也可以表明CDs不是氧化剂，不会和TMB发生显色反应。为了进一步探究CDs的类过氧化物酶的催化活性，进行不同的反应时间条件下的TMB氧化产物吸光度的变化，图3显示的是体系TMB-H2O2-CDs在不同反应时间下催化的吸光光谱图，可以看出，在656nm出有特征吸收峰，并且随着反应时间的增长，该特征吸收值不断增大。
实施例3
量取1500μL，pH＝4.2，HAc-NaAc的缓冲溶液，往其中加入790μL的蒸馏水、390μL5mM的TMB-乙醇溶液、300μL 45mM的H2O2，CDs取20μL，并在37℃下采用装有温控装置的紫外吸收光谱仪在一定时间间隔下获取654nm处的吸光度值。将其他条件保持一致，考察CDs在不同浓度的TMB(0.05-0.85mM)、不同的pH(3.6-5.8)、不同的温度(32-37℃)条件下的类过氧化物酶活性的影响。
利用低温恒温水浴锅对反应进行控温，反应温度范围从32℃到67℃，由图4可以清楚的看到温度对酶的催化活性有较大的影响，随着温度的升高，酶的催化活性也跟着升高，当温度超过52℃时，催化活性开始出现降低的趋势，是因为温度的升高，H2O2的分解速率加快。为了提高其检出线，选择37℃为最佳温度。
通过HAc-NaAc缓冲液对体系pH进行调节，在pH为3.6-5.8范围内进行测定，由图5可以看出pH对酶的催化活性有一个变化，pH在3.6-4.0时，随着酸性减弱其吸光度变高。当pH大于4.0时，随着酸性的减弱，吸光度开始出现下降，直到pH到达5.4时，吸光度不再变化，可以说明当pH为5.4时催化活性基本没有了。由此我们可以选择最优pH值为4.0。
图6显示了TMB浓度分别为0.05，0.10，0.15，0.20，0.25，0.30，0.35，0.40，0.50，0.65和0.85mmol/L时的催化效果。从图可以看出，随着TMB德浓度的增大，吸光度也相应的增大。为了提高检测的灵敏度，选取TMB浓度为0.50mmol/L为后续的反应浓度。
CDs作为模拟酶，其浓度会影响催化活性，实验考察了其浓度为0.11到0.77mmol/L条件下，CDs的催化效果，如图7所示。从图7可知，吸光度随着CDs的浓度增加而增加，即CDs的催化活性随着其本身的浓度而增大，与TMB一样的是，其浓度太高会造成测定双氧水的检出限升高，所以实际测定的时候CDs的浓度不宜取太高的。选取0.66mmol/L作为后续探究浓度。
实施例4
取390μL，0.5mmol/L的TMB-乙醇溶液和pH＝4.2，0.2mol/L的HAc-NaAc缓冲液，混合均匀，然后静置3分钟，加入一定体积的CDs溶液配置成检测溶液，CDs浓度0.66mmol/L，加入不同浓度的H2O2，反应一段时间，并在37℃下用UV-vis吸收光谱仪按一定时间间隔获取体系在654nm处的吸光度值，考察CDs过氧化物酶检测不同浓度的H2O2(0-4.5mmol/L)的影响，结果如图8所示。由图8可知，体系的吸光度先随着H2O2的浓度的增加而加大，且在低浓度下增加一点H2O2的浓度，其吸光度增加比较大，后面浓度开始出现平缓，在一定范围内有线性。实验发现H2O2浓度在0.375mmol/L以下时，TMB氧化产物吸光度的大小与H2O2的浓度具有一定线性关系，拟合制作H2O2浓度和吸光度的标准曲线，如图9所示。线性方程为y＝0.81197x+0.00163，R2＝0.9955，H2O2在0.045-0.375mmol/L，检出线为3.8μM。
另取含H2O2的待测样品，加入如上的一样检测溶液，反应同样时间，测定吸光度，根据标准曲线，计算H2O2的含量。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种蓝色荧光碳点的制备方法，其特征在于，将三羟甲基氨基甲烷和蒸馏水混合均匀，进行水热反应即得蓝色荧光碳点；所述三羟甲基氨基甲烷在蒸馏水中的浓度为0.06～0.1g/mL；所述水热反应的温度为200℃；所述水热反应的时间为6h；所述蓝色荧光碳点的特征吸收峰出现在381nm处。
2.一种根据权利要求1所述的方法制备的蓝色荧光碳点。
3.一种应用权利要求2所述的蓝色荧光碳点检测过氧化氢浓度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，配置含有蓝色荧光碳点和TMB的检测溶液；
S2，取一定量的检测液，向检测溶液中加入不同浓度的H2O2，反应一段时间后测吸光度，制作H2O2浓度和吸光度的标准曲线；
S3，取含H2O2的待测样品加入到等量的检测溶液中反应同样的时间后测吸光度，根据标准曲线计算待测样品中H2O2的含量；
所述反应的温度为30～52℃；所述TMB的浓度为0.10～0.85mmol/L；
所述检测溶液的pH为3.6～4.0。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述蓝色荧光碳点的浓度为0.11～0.77mmol/L。
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| CN116333732B (zh) * | 2023-03-14 | 2024-05-17 | 百色学院 | 一种氮掺杂碳点及其制备方法和在Fe3+检测中的应用 |
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| CN109266332A (zh) * | 2018-09-20 | 2019-01-25 | 南京医科大学 | 一种用于定量检测血液中AChE和BChE的比率型荧光探针的制备方法 |
| CN109342341A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-02-15 | 广东工业大学 | 一种利用碳量子点可视化检测过氧化氢浓度的方法 |
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2020
- 2020-12-31 CN CN202011640753.0A patent/CN112834493B/zh active Active
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112834493A (zh) | 2021-05-25 |
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