CN113136205A - 一种荧光碳量子点、制备方法及其在检测超氧阴离子中的应用 - Google Patents
一种荧光碳量子点、制备方法及其在检测超氧阴离子中的应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113136205A CN113136205A CN202110388494.5A CN202110388494A CN113136205A CN 113136205 A CN113136205 A CN 113136205A CN 202110388494 A CN202110388494 A CN 202110388494A CN 113136205 A CN113136205 A CN 113136205A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- carbon quantum
- fluorescent carbon
- superoxide anion
- 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.)
- Pending
Links
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 31
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- OUUQCZGPVNCOIJ-UHFFFAOYSA-M Superoxide Chemical compound [O-][O] OUUQCZGPVNCOIJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 title claims description 38
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 53
- -1 iron ions Chemical class 0.000 claims abstract description 38
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 19
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000004729 solvothermal method Methods 0.000 claims abstract description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 1,4-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=C(N)C=C1 CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000002390 rotary evaporation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000010828 elution Methods 0.000 claims abstract description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 15
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims description 13
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims description 11
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 10
- 238000004440 column chromatography Methods 0.000 claims description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 239000003480 eluent Substances 0.000 claims description 5
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 3
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 2
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 abstract description 18
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 68
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 16
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 239000012043 crude product Substances 0.000 description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000000695 excitation spectrum Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 3
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 238000001506 fluorescence spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000002189 fluorescence spectrum Methods 0.000 description 2
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- XXQBEVHPUKOQEO-UHFFFAOYSA-N potassium superoxide Chemical compound [K+].[K+].[O-][O-] XXQBEVHPUKOQEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000012264 purified product Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000010898 silica gel chromatography Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000004435 EPR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N Ferrous sulfide Chemical class [Fe]=S MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000012984 biological imaging Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000000840 electrochemical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003891 environmental analysis Methods 0.000 description 1
- ZMMJGEGLRURXTF-UHFFFAOYSA-N ethidium bromide Chemical compound [Br-].C12=CC(N)=CC=C2C2=CC=C(N)C=C2[N+](CC)=C1C1=CC=CC=C1 ZMMJGEGLRURXTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960005542 ethidium bromide Drugs 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 description 1
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010859 live-cell imaging Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000002297 mitogenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910021392 nanocarbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000001575 pathological effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
-
- 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
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
-
- 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"
-
- 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"
- G01N2021/6432—Quenching
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
本发明公开了一种荧光碳量子点的制备方法，其是将对苯二胺和乙醇混合进行溶剂热反应，然后经过旋蒸、洗脱、提纯获得。本发明的荧光探针在乙腈溶液中呈现亮橙黄色荧光，加入微量铁离子后会形成碳点‑铁络合物导致荧光猝灭，再通过加入超氧阴离子可以使溶液重新恢复至亮橙黄色荧光；本发明所提供的基于碳点‑铁络合物荧光探针，能够实现溶液中超氧阴离子的可视化痕量检测，具有优异的选择性和灵敏度。
Description
技术领域
本发明属于活性氧检测分析技术领域，特别涉及一种可视化痕量检测超氧阴离子的碳量子点荧光探针及其制备方法，具体地说是一种基于碳点-铁络合物可视化痕量检测超氧阴离子的方法。
背景技术
超氧阴离子是氧气的阴离子形式，在自然界中广泛存在。它作为主要的活性氧自由基，其动态变化可以在生理和病理条件下产生很大的影响。超氧阴离子的生物毒性来自于它能够使含生物酶的铁硫簇失去活性，从而在细胞中释放游离铁，并发生激烈的离子反应并产生高活性的氢氧自由基，对细胞膜和器官组织造成破坏。因此，超氧阴离子的高灵敏和高选择性定量检测对生物领域有着至关重要的意义。
许多用来检测超氧阴离子的先进技术已经在不断的发展，如电子自旋共振法，电化学分析方法，色谱法以及荧光光谱分析法等。然而，这些方法相比起来，荧光光谱分析法以其便携简易、高选择性和高灵敏度等优势，成为了诸多检测技术中的研究热点。碳量子点作为一种新型的纳米碳材料，其尺寸小巧，成本低廉和良好的生物相容性使其在环境分析检测、生物成像和电催化等领域中引起了广泛的关注。碳点的制备方法可以概括为两大类：自下而上法和自上而下法，其中归属于自下而上法的溶剂热法是最常用的方法。而通过溶剂热法制备所得的碳点溶液通常杂质比较多，因而通常需要通过柱层析的方法来对混合物溶液进行洗脱提纯，从而获得所需的碳点溶液。文献KM Robinson,MS Janes,JSBeckman.The selective detection of mitochondrial superoxide by live cellimaging.Nat Protoc 2008,3(6):941.提出了用氢化溴乙非啶与超氧阴离子反应产生一种特殊的高荧光值羟基产物，实现对超氧阴离子的检测。但是，用这类材料制备的荧光探针对于超氧阴离子的选择性通常较弱，且需要在弱光环境下进行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种荧光碳量子点及其制备方法并将其作为碳点荧光探针应用于可视化痕量检测超氧阴离子。
本发明的一种荧光碳量子点的制备方法，其是先将对苯二胺和无水乙醇混合进行溶剂热反应，再添加硅胶粉混合，然后经过旋蒸、提纯获得。
作为优选方案，所述制备方法中，所述溶剂热反应是在聚四氟乙烯反应釜中，于200-210℃下反应10-14h，更优选于200℃下反应12h。
作为优选方案，所述制备方法中，所述提纯采用硅胶柱层析提纯，柱层析提纯洗脱时的洗脱剂为石油醚、乙酸乙酯和二氯甲烷，石油醚与乙酸乙酯的体积配比为1:3-1:1，乙酸乙酯与二氯甲烷的体积配比为1:2-1:6；更优选的，所述石油醚与乙酸乙酯的体积配比为1:2，乙酸乙酯与二氯甲烷的体积配比为1:4。所述的提纯可通过硅胶柱层析的方法。
发明人研究发现，在制备碳量子点时，旋蒸之前需加入硅胶粉。硅胶粉虽然是常用的过柱的填料，但是将硅胶粉加入碳点溶液中是为了更完好地收集碳点样品，如果直接将碳点溶液旋蒸的话，旋蒸完后碳点粘壁现象严重，而加入硅胶粉的话，硅胶粉能充分吸附住碳点样品，旋蒸完毕后不会发生粘壁现象。之后再通过过柱则可将硅胶粉中吸附的碳点样品分离出来。此处硅胶粉用量不做特别要求，一般可在对苯二胺用量的3-5倍。
采用本发明上述所述制备方法得到的荧光碳量子点可作为荧光探针在可视化痕量检测超氧阴离子中应用，具体的，其是将荧光碳量子点加入到乙腈溶液中，在紫外灯下观察溶液呈现橙黄色亮光；加入铁离子形成碳点-铁络合物溶液，在紫外灯下观察溶液橙黄色亮光猝灭；再加入超氧阴离子溶液，在365nm紫外灯下观察溶液橙黄色亮光恢复。所述铁离子来自一般的铁盐溶液如氯化铁、硫酸铁、硝酸铁溶液等等，铁离子溶液浓度0.0005-0.002mol/L为佳，以0.001mol/L更佳。
作为优选方案，上述所述应用中，还可采用将有机滤膜用碳点-铁络合物溶液浸湿，晾干后在紫外光下观察滤膜颜色变化；同时将有机滤膜分别用加入了不同浓度超氧阴离子溶液后的碳点探针-铁络合物溶液浸湿，晾干后在紫外光下观察滤膜颜色变化。超氧阴离子溶液制备可采用常用方法如通过超氧化钾固体溶于二甲基亚砜溶液中而获得，也可参考文献X.Gao,C.Ding,A.Zhu,Y.Tian,Carbon-dot-based ratiometric fluorescentprobe for imaging and biosensing of superoxide anion in live cells,Analyticalchemistry,86(2014)7071-8。
本发明使用对苯二胺为原料通过溶剂热法合成了一种可设计成“打开-猝灭-打开”型荧光探针的碳量子点。本发明碳点荧光探针充分利用了荧光猝灭(turn-off)和荧光增强(turn-on)的性质。荧光猝灭是指在乙腈溶液中具有橙黄色的碳点荧光探针溶液，在加入适量铁离子后使得荧光猝灭，生成无荧光的碳点-铁络合物的过程；荧光增强是指猝灭后的碳点-铁络合物溶液加入超氧阴离子溶液反应后，重新恢复到橙黄色初始荧光的过程。
本发明向碳点荧光探针溶液中加入铁离子溶液使其荧光猝灭后，随着加入超氧阴离子溶液浓度的增加，碳点-铁络合物与超氧阴离子反应，溶液的荧光逐渐变化，在紫外光下，肉眼可直接观察到，无荧光的溶液逐渐变为橙黄色荧光，且荧光强度逐渐加强，本发明碳点荧光探针在乙腈溶液中呈现橙黄色荧光。这种肉眼可见的荧光变化过程可作为定性检测超氧阴离子的依据。建立荧光强度与超氧阴离子浓度的线性关系，可以实现超氧阴离子的定量检测。
本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的碳点荧光探针可用于定性定量检测超氧阴离子，通过紫外光照射可以看到荧光颜色、强度的明显变化，从而达到对超氧阴离子的定性检测；通过向碳点-铁络合物溶液中加入梯度浓度超氧阴离子溶液，建立荧光强度与超氧阴离子浓度的线性关系，达到对超氧阴离子的定量检测；
(2)本发明合成步骤简单且成本低廉，通过溶剂热法合成的碳点稳定性优异，加入铁离子后形成的碳点-铁络合物溶液稳定性以及之后再加入超氧阴离子后荧光恢复后的溶液的稳定性都很好。并且碳点荧光探针的溶液选择性好，灵敏度高，响应速度快，检出限极低，达到25pmol/L。
附图说明
图1是本发明碳点荧光探针、碳点-铁络合物溶液以及加入超氧阴离子溶液后的荧光光谱图；曲线1，碳点的发射光谱；曲线2，荧光恢复后碳点的发射光谱；曲线3，碳点-铁络合物的发射光谱；曲线4，碳点的激发光谱；曲线5，荧光恢复后碳点的激发光谱；曲线6，碳点-铁络合物的激发光谱。
图2是本发明碳点-铁络合物溶液对不同浓度超氧阴离子的荧光响应图；
图3是加入碳点-铁络合物溶液和超氧阴离子浓度之间的线性关系图；
图4是本发明碳点荧光探针对不同浓度超氧阴离子响应的可视化试纸照片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
图1是本发明碳点荧光探针溶液，荧光猝灭后形成的碳点-铁络合物溶液和加入超氧阴离子使荧光恢复后的溶液的荧光光谱；从图1可以看出上述三种溶液的最大激发波长为475nm，最大发射波长分别为547nm和555nm，其中荧光猝灭后形成的碳点-铁络合物溶液无最大发射波长。
图2是本发明荧光探针对超氧阴离子的荧光响应图；选择0-2.7nmol/L不同浓度的超氧阴离子溶液，置于溶剂体系为乙腈的碳点-铁络合物溶液中，利用荧光光谱仪测定荧光强度，从图2可以看出，随着超氧阴离子浓度的增加，荧光强度逐渐增加。
图3是加入超氧阴离子前后的荧光强度比值(F/F0)和超氧阴离子浓度之间的线性关系图；图3是根据图2得出的线性关系，从图3可以看出，超氧阴离子和本发明碳点荧光探针线性关系为y＝7.99x-0.5，R2＝0.9979，即线性关系很好。
图4是本发明碳点荧光探针通过有机试纸实现对超氧阴离子的可视化检测应用。由图4可见，在日光灯下，圆片颜色均为白色。将这些试纸用荧光猝灭后的碳点-铁络合物溶液浸湿之后，其颜色变为暗蓝色。再通过向这些试纸分别滴加不同浓度的超氧阴离子溶液后，试纸颜色由暗蓝色(0μM)逐渐变为明亮的紫色(12μM)，紫色强度随超氧阴离子浓度增大而增强。
实施例1制备对苯二胺碳量子点
将0.5g对苯二胺粉末与50mL无水乙醇混合后使用超声清洗机辅助溶解，形成淡粉色溶液并转移至聚四氟乙烯反应釜中。将反应釜放入鼓风干燥箱后，在200℃下反应12h，得到深红色溶液。待样品溶液冷却后，向溶液中加入2.0g 300目硅胶粉混合均匀，并通过旋转蒸发仪将样品蒸干成棕色粉末状。在柱层析法中，使用300目硅胶粉与石油醚溶液混合均匀，随后加入层析柱中进行湿法装柱，装柱过程中保证石油醚液面始终保持在硅胶粉上方。待硅胶粉填至层析柱三分之一的高度时停止装柱。将棕色粉末状样品加入层析柱中，上样过程中保证石油醚液面始终保持在样品上方。上样完毕后开始柱层析分离，选择的洗脱剂为石油醚，乙酸乙酯和二氯甲烷，先使用石油醚和乙酸乙酯作为洗脱剂，体积配比为1:2；而后使用乙酸乙酯和二氯甲烷作为洗脱剂，体积配比为1:4。在柱层析提纯过程中，使用365nm手持紫外灯照射，可以明显看见层析柱上出现三段荧光，这三段荧光分别对应样品中不同的物质，最先到达层析柱出口的一段是蓝光，中间段为绿光，最后一段为橙黄色光，将橙黄色光溶液(碳点荧光探针溶液)分离出来，通过旋蒸蒸干即可得到碳点样品粉末，也即本发明中所提到的可以用于检测超氧阴离子的碳点样品。
对比例1
将反应釜放入鼓风干燥箱后，在180℃下反应12h，其他工艺同实施例1。
对比例2
将反应釜放入鼓风干燥箱后，在160℃下反应12h，其他工艺同实施例1。
对比例3
将反应釜放入鼓风干燥箱后，在240℃下反应12h，其他工艺同实施例1。
实施例2
分别取适量上述实施例1及对比例1-3实验反应温度下所得的深红色溶液于1.5mL离心管中(未经旋蒸，提纯前的产物，粗产物)，滴入适量无水乙醇(使粗产物与无水乙醇体积比约为1：2)，用手提式紫外灯在365nm光下激发。可见，实施例1离心管中溶液呈现亮粉红色(因是粗产品，荧光颜色有别于提纯后的产品)；对比例1-2在200℃以下反应所得的粗产物经过上述步骤所呈现的颜色为微弱红色；对比例3在220℃以上反应所得的粗产物经过上述步骤所呈现的颜色为暗红色。
实验还发现，在200℃以下(对比例1-2)和220℃以上(对比例3)反应所得产物在过柱子时，虽然最终也能收集到橙黄色荧光的碳点，但是荧光强度较200℃(实施例1)弱很多。荧光强度过低，在进行超氧阴离子检测时，经过铁离子溶液猝灭后的碳点-铁络合物溶液荧光难以被超氧阴离子复原。因此，通过判断粗产品在无水乙醇溶液中经紫外灯照射后所呈现的颜色，即可判断是否为所需的碳点溶液。推测原因可能是：200℃以下烧出来的样品并未反应完全，因此所得到的最终产物碳点荧光强度不高；而220℃以上烧出来的样品可能反应温度过高，反应过程中部分反应物在此温度范围下形成了其他需要温度达到220℃以上才能形成的物质，因而所得到的最终产物碳点荧光强度不高。故，相比之下，本发明方法所得到的碳点是最适合用于检测超氧阴离子的碳点。
实施例3定性、定量检测超氧阴离子
取20uL实施例1所得到的碳点荧光探针溶液，加入到2mL乙腈溶液中，使用荧光光谱仪可测得碳点溶液的荧光强度。随后加入3uL浓度为0.001mol/L的铁离子溶液，使用荧光光谱仪可测得碳点-铁络合溶液的荧光强度，此时溶液荧光猝灭。最后通过加入浓度范围为0-2.7nmol/L的超氧阴离子溶液，使用荧光光谱仪可测得加入超氧阴离子溶液后的混合溶液的荧光强度，此时溶液荧光逐渐恢复。根据图3所得的线性关系，可以实现定量检测超氧阴离子的浓度。
通过有机试纸(有机滤膜)实现对超氧阴离子的可视化检测应用，有机试纸统一由打孔器制成尺寸一致的小圆片试纸，将试纸用溶于乙腈中的碳点-铁络合物溶液浸湿，随后用移液器分别将不同浓度的超氧阴离子滴加于试纸上进行检测；在紫外灯下，可以直接观察到，在未滴加超氧阴离子前试纸均为暗蓝色；根据加入不同浓度的超氧阴离子，试纸呈现不同强度的颜色变化，如图4。
应当说明的是，本发明的上述所述之技术内容仅为使本领域技术人员能够获知本发明技术实质而进行的解释与阐明，故所述之技术内容并非用以限制本发明的实质保护范围。本发明的实质保护范围应以权利要求书所述之为准。本领域技术人员应当知晓，凡基于本发明的实质精神所作出的任何修改、等同替换和改进等，均应在本发明的实质保护范围之内。
Claims (8)
1.一种荧光碳量子点的制备方法，其是先将对苯二胺和无水乙醇混合进行溶剂热反应，再添加硅胶粉混合，然后经过旋蒸、提纯获得。
2.如权利要求1所述荧光碳量子点的制备方法，其特征在于，所述溶剂热反应是在聚四氟乙烯反应釜中，于200-210℃下反应10-14h。
3.如权利要求2所述荧光碳量子点的制备方法，其特征在于，于200℃下反应12h。
4.如权利要求1所述荧光碳量子点的制备方法，其特征在于，所述提纯采用柱层析提纯，柱层析提纯洗脱时的洗脱剂为石油醚、乙酸乙酯和二氯甲烷，石油醚与乙酸乙酯的体积配比为1:3-1:1，乙酸乙酯与二氯甲烷的体积配比为1:2-1:6。
5.如权利要求1所述荧光碳量子点的制备方法，其特征在于，所述石油醚与乙酸乙酯的体积配比为1:2，乙酸乙酯与二氯甲烷的体积配比为1:4。
6.由权利要求1-5任一项所述制备方法得到的荧光碳量子点在可视化痕量检测超氧阴离子中的应用。
7.如权利要求6所述应用，其特征在于，将荧光碳量子点加入到乙腈溶液中，在紫外灯下观察溶液呈现橙黄色亮光；加入铁离子形成碳点-铁络合物溶液，在紫外灯下观察溶液橙黄色亮光猝灭；再加入超氧阴离子溶液，在紫外灯下观察溶液橙黄色亮光恢复。
8.如权利要求7所述应用，其特征在于，将有机滤膜用碳点-铁络合物溶液浸湿，晾干后在紫外光下观察滤膜颜色变化；同时将有机滤膜分别用加入了不同浓度超氧阴离子溶液后的碳点探针-铁络合物溶液浸湿，晾干后在紫外光下观察滤膜颜色变化。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110388494.5A CN113136205A (zh) | 2021-04-12 | 2021-04-12 | 一种荧光碳量子点、制备方法及其在检测超氧阴离子中的应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110388494.5A CN113136205A (zh) | 2021-04-12 | 2021-04-12 | 一种荧光碳量子点、制备方法及其在检测超氧阴离子中的应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113136205A true CN113136205A (zh) | 2021-07-20 |
Family
ID=76810789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110388494.5A Pending CN113136205A (zh) | 2021-04-12 | 2021-04-12 | 一种荧光碳量子点、制备方法及其在检测超氧阴离子中的应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113136205A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113817464A (zh) * | 2021-10-19 | 2021-12-21 | 郑州大学 | 基于苯二胺衍生物的荧光喷雾及其在光气检测中的应用 |
| CN114350353A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-04-15 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 从碳量子点中分离出副产物的方法及碳量子点副产物 |
| CN114479844A (zh) * | 2022-01-07 | 2022-05-13 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 荧光碳量子点复合材料、其制备方法及其应用 |
| CN115746840A (zh) * | 2022-11-28 | 2023-03-07 | 陕西科技大学 | 一种黄色碳量子点石油醚荧光探针溶液、制备方法及应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103424388A (zh) * | 2013-06-25 | 2013-12-04 | 哈尔滨师范大学 | 一种tnt比色荧光检测探针及其应用方法 |
| CN105067580A (zh) * | 2015-07-28 | 2015-11-18 | 重庆大学 | 一种用于检测氟啶胺的试纸及检测方法 |
| CN108680572A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-10-19 | 江苏大学 | 一种颜色/荧光双信号可视化快速检测亚硝酸盐的方法及应用 |
| CN109097038A (zh) * | 2018-09-29 | 2018-12-28 | 太原理工大学 | 一种固态黄色荧光碳量子点及其制备方法 |
| CN109870436A (zh) * | 2019-03-18 | 2019-06-11 | 青岛大学 | 一种用于可视化检测槲皮素的纳米复合物荧光探针及其制备方法 |
| CN111122531A (zh) * | 2020-01-06 | 2020-05-08 | 闽南师范大学 | 一种可视化识别多种有机溶剂的比率荧光传感方法 |
-
2021
- 2021-04-12 CN CN202110388494.5A patent/CN113136205A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103424388A (zh) * | 2013-06-25 | 2013-12-04 | 哈尔滨师范大学 | 一种tnt比色荧光检测探针及其应用方法 |
| CN105067580A (zh) * | 2015-07-28 | 2015-11-18 | 重庆大学 | 一种用于检测氟啶胺的试纸及检测方法 |
| CN108680572A (zh) * | 2018-06-25 | 2018-10-19 | 江苏大学 | 一种颜色/荧光双信号可视化快速检测亚硝酸盐的方法及应用 |
| CN109097038A (zh) * | 2018-09-29 | 2018-12-28 | 太原理工大学 | 一种固态黄色荧光碳量子点及其制备方法 |
| CN109870436A (zh) * | 2019-03-18 | 2019-06-11 | 青岛大学 | 一种用于可视化检测槲皮素的纳米复合物荧光探针及其制备方法 |
| CN111122531A (zh) * | 2020-01-06 | 2020-05-08 | 闽南师范大学 | 一种可视化识别多种有机溶剂的比率荧光传感方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 岳季: "碳量子点荧光可调的探究以及应用于检测环境中污染物", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士) 工程科技Ⅰ辑》 * |
| 石磊等: "荧光试纸材料的研究进展" * |
| 高文宇等: "基于纸基的荧光碳量子点传感器的可视化检测研究进展" * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113817464A (zh) * | 2021-10-19 | 2021-12-21 | 郑州大学 | 基于苯二胺衍生物的荧光喷雾及其在光气检测中的应用 |
| CN114350353A (zh) * | 2021-12-23 | 2022-04-15 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 从碳量子点中分离出副产物的方法及碳量子点副产物 |
| CN114479844A (zh) * | 2022-01-07 | 2022-05-13 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 荧光碳量子点复合材料、其制备方法及其应用 |
| CN115746840A (zh) * | 2022-11-28 | 2023-03-07 | 陕西科技大学 | 一种黄色碳量子点石油醚荧光探针溶液、制备方法及应用 |
| CN115746840B (zh) * | 2022-11-28 | 2024-02-02 | 陕西科技大学 | 一种黄色碳量子点石油醚荧光探针溶液、制备方法及应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Chen et al. | Ratiometric fluorescence sensing and colorimetric decoding methanol by a bimetallic lanthanide-organic framework | |
| CN113136205A (zh) | 一种荧光碳量子点、制备方法及其在检测超氧阴离子中的应用 | |
| Wang et al. | Fabrication and characterization of a fluorescent sensor based on Rh 6G-functionlized silica nanoparticles for nitrite ion detection | |
| CN109342385B (zh) | 一种用于快速检测食品和环境中亚硝酸盐含量的碳量子点及其应用方法 | |
| CN108398409B (zh) | 一种荧光比率检测次氯酸根的方法 | |
| Ensafi et al. | An optical sensor with specific binding sites for the detection of thioridazine hydrochloride based on ZnO-QDs coated with molecularly imprinted polymer | |
| CN109971464B (zh) | 一种基于氧杂蒽和香豆素的区分过氧化亚硝基和次氯酸根荧光探针的制备方法 | |
| Wang et al. | Fluorescent detection of S2− based on ZnMOF-74 and CuMOF-74 | |
| Fan et al. | Molecularly imprinted polymer coated Mn-doped ZnS quantum dots embedded in a metal–organic framework as a probe for selective room temperature phosphorescence detection of chlorpyrifos | |
| Wu et al. | A novel “on-off-on” acylhydrazone-based fluorescent chemosensor for ultrasensitive detection of Pd2+ | |
| CN111892552A (zh) | 一种三苯胺衍生物及其制备方法和在对硫化氢的双通道荧光检测中的应用 | |
| CN110243791B (zh) | 一种可视化传感检测汗液中氯离子的方法 | |
| CN108640867B (zh) | 一种含有氰基-咔唑基席夫碱荧光探针化合物及其制备方法和用途 | |
| Song et al. | A novel ratiometric fluorescence probe based on flower ball-like metal–organic frameworks for detecting carcinoid biomarker in urine | |
| CN110878100A (zh) | 一种可裸眼识别的氰根离子探针及其制备方法和在含水体系中检测氰根离子的应用 | |
| Zhu et al. | A facile and highly selective “turn-on” fluorescent chemodosimeter for Hg2+ and its AIE activity | |
| CN114199845A (zh) | 一种血清素荧光传感器及其智能检测方法与应用 | |
| CN108191760B (zh) | 用于检测Cu(Ⅱ)的荧光探针及其制备方法和应用 | |
| Virk et al. | Selective and reversible recognition of Hg2+ ions by Tetrathia [22] porphyrin (2.1. 2.1) | |
| CN111087362A (zh) | 一种高选择性检测甲醛的荧光探针及其合成方法与应用 | |
| CN112250674B (zh) | 一种2，3-二氨基吩嗪衍生物及其合成方法和应用 | |
| CN112759532B (zh) | 一种可视化快速、灵敏检测炭疽杆菌的试剂及其检测方法 | |
| CN115286534B (zh) | 一种特异性检测Hg2+的近红外荧光化学传感器及其制备方法和应用 | |
| CN112028810B (zh) | 一种汞离子探针的制备方法及应用 | |
| CN116410744B (zh) | 基于碳量子点的双金属复合材料的制备和作为比率型荧光探针在检测诺氟沙星中的应用 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210720 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |