CN113072934A - 活性红2制备蓝色荧光石墨烯量子点的方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种从有机染料活性红2(RR2)直接制备蓝色荧光石墨烯量子点的方法及应用，为水中有机染料的绿色降解及应用提供了解决方案。本发明涉及的有机染料为RR2。发现有机染料RR2可经水热法直接生成具有强蓝色荧光的石墨烯量子点。该石墨烯量子点溶液作为检测金属离子的荧光探针有显著的效果，能够在30s内对水中的金属离子Al³⁺做到快速检测。

Description

活性红2制备蓝色荧光石墨烯量子点的方法及应用

技术领域

本发明涉及本发明提供了一种从有机染料RR2制备蓝色荧光石墨烯量子点的方法及应用，属于荧光纳米材料领域。

背景技术

在过去的几十年里，合成染料由于其高毒性、不可生物降解性和潜在的致癌性，对周围的生态和环境系统构成了越来越大的危险。一般来说，这些合成染料广泛存在于工业产生的废水中(包括塑料、纺织、造纸、皮革、制药和食品生产)，各种催化降解废水中有机染料的方法也被探索和应用。其中，将难降解的有机染料如活性红2（RR2）、亚甲基蓝(MB)，活性蓝19 (RB19)和甲基橙（MO）等氧化成CO₂和H₂O是最有前途的污水处理方法。但这种方法催化剂的加入不可避免的重新引入重金属离子、二次污染等后果。为了彻底解决这些问题，本发明提供了一种从RR2制备蓝色荧光石墨烯量子点的方法及利用该石墨烯量子点检测水中金属离子Al³⁺的方法。我们采用绿色水热法，将RR2直接转化为附加值更高的蓝色荧光石墨烯量子点。

石墨烯量子点的荧光特性使其在生物细胞成像及金属探针方向有巨大的研究潜力。从目前的文献报道来看，用活性红2制备蓝色荧光石墨烯量子点的方法并作为检测金属离子Al³⁺的荧光探针尚未报道。我们所制备的量子点在365nm紫外灯下呈现为蓝色荧光。强度高、水溶性好，对金属离子Al³⁺的检测能够在30s内显著响应，在荧光探针方面有广阔的应用前景。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种从活性红2（RR2）制备蓝色荧光石墨烯量子点的方法，石墨烯量子点可以发出强蓝色荧光，具有优异的水溶性、荧光稳定性；同时发现该量子点对金属离子Al³⁺的检测能够在30s内显著响应，在荧光探针方面有广阔的应用前景。

所述其从有机染料制备石墨烯量子点的方法，具体步骤如下：

将有机染料RR2置于水热反应釜中，在温度为190-240℃下水热反应时间为8-16h，反应后的溶液离心过滤后即得到石墨烯量子点溶液。

在其他条件下，如190℃以下以及240℃以上进行水热反应均得不到石墨烯量子点。

本发明的技术应用是采用制备的石墨烯量子点用作荧光探针检测水中金属离子，具体是选择性检测检测水溶液中金属离子Al³⁺，步骤如下：

步骤1：取制备的石墨烯量子点溶液，补加去离子水至浓度为0.05-4 mg/mL；

步骤2：吸取金属离子水溶液（所述的金属离子水溶液包括Fe³⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cr^{3 +}、Pd²⁺、Au³⁺、Rh³⁺、Ca²⁺、Zr⁴⁺、Ru³⁺、Pt⁴⁺、Al³⁺、Na⁺、Cu²⁺、K⁺、Zn²⁺,浓度为8 mmol/L）直接加入到步骤1溶液中，摇晃10-30s；

步骤3：取步骤2中溶液于石英比色皿中，在荧光光度计上检测溶液荧光强度变化，并与不加金属离子的量子点溶液（Blank）荧光强度做对比。

结果显示本发明的石墨烯量子点对Al³⁺具有选择性，Al³⁺在30s内具有显著的量子点荧光增强效果，同时检测到Al³⁺检测范围为90 μM-800 μM。

附图说明

图1为实施例1所制备的石墨烯量子点在365 nm紫外灯下的荧光照片，图中观察到量子点发射出蓝色荧光。

图2为实施例1所制备的石墨烯量子点的透射电子显微镜图片，可以观察到所制备的石墨烯量子点颗粒大小分布均分，无聚集。

图3为实施例1所制备的石墨烯量子点的X-射线衍射图。

图4为实施例1所制备的石墨烯量子点的拉曼光谱图。

图5为实施例2 所制备的石墨烯量子点分别于与不同种金属离子混合后的荧光发射光谱图。

图6为实施例2所制备的石墨烯量子点对Al³⁺的检测范围图。

具体实施方式

实施例1

所述的从有机染料RR2制备石墨烯量子点的方法具体步骤如下：

步骤1：取RR2染料150 mg，加入34 mL水后剧烈搅拌溶解，得到RR2水溶液；

步骤2：将步骤1中溶液倒入反应釜，将其置于干燥箱中，调节反应温度为200℃，反应时间为14h；

步骤3：将步骤2中反应后的溶液离心过滤后即得到石墨烯量子点溶液。

图1为实施例1所制备的石墨烯量子点在365 nm紫外灯下的荧光照片，图中观察到量子点发射出蓝色荧光。

图2为实施例1所制备的石墨烯量子点的透射电子显微镜图片，可以观察到所制备的石墨烯量子点颗粒大小分布均分，无聚集。

图3为实施例1所制备的石墨烯量子点的X-射线衍射图，可以观察到石墨烯量子点在24°附近有石墨烯（002）晶面的衍射峰，证实了合成的石墨烯量子点具有石墨结构。

图4为实施例1所制备的石墨烯量子点的拉曼光谱图，图中D峰代表石墨烯的无序振动峰、G峰是石墨烯的主要特征峰，说明石墨烯量子点存在石墨稀结构。

实施例2

本发明采用实施例1制备得到的石墨烯量子点作为荧光探针检测水中金属离子Al³⁺，具体步骤如下：

步骤1：取制备的石墨烯量子点原液（3.9 mg/mL） 0.2 mL ，补加去离子水3.6mL；

步骤2：吸取金属离子水溶液0.2 mL直接加入到步骤1溶液中（所述的金属离子水溶液包括Fe³⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cr³⁺、Pd²⁺、Au³⁺、Rh³⁺、Ca²⁺、Zr⁴⁺、Ru³⁺、Pt⁴⁺、Al³⁺、Na⁺、Cu²⁺、K⁺、Zn²⁺,浓度为8 mmol/L），摇晃30s；

步骤3：取步骤2中溶液于石英比色皿中，在荧光分光光度计上检测溶液荧光强度。

图5为实施例2 所制备的石墨烯量子点分别于与不同种金属离子混合后的荧光发射光谱图，图片说明在加入不同金属离子后，与Blank对照，混合Al³⁺后能够引起荧光强度显著增强，而其它金属离子（局部放大图曲线从上至下依次为Blank、Cr³⁺、Ni²⁺、Rh³⁺、Na⁺、Zr⁴⁺、Ca²⁺、Co²⁺、K⁺、Fe²⁺、Pt⁴⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Au³⁺、Fe³⁺、Ru³⁺、Pd²⁺）刚好相反，利用这一实验现象而达到Al³⁺检测的目的。

图6为实施例2所制备的石墨烯量子点对Al³⁺的检测范围图，说明测得Al³⁺检测范围为90 μM-800 μM。

Claims (5)

1.活性红2制备蓝色荧光石墨烯量子点的方法，其特征在于，将有机染料活性红2置于水热反应釜中，在温度为190-240℃下水热反应时间为8-16 h，即可制备得到蓝色荧光石墨烯量子点。

2.根据权利要求1所述的活性红2制备蓝色荧光石墨烯量子点的方法，其特征在于，有机染料活性红2的质量浓度为1-5 mg/mL。

3.根据权利要求1或2所述制备得到的蓝色荧光石墨烯量子点在检测水溶液中金属离子Al³⁺上的应用。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，蓝色荧光石墨烯量子点的浓度为0.05-4mg/mL。

5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，Al³⁺的检测范围为90 μM-800 μM。

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