CN114854405A - 一种多发射荧光碳点及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

一种多发射荧光碳点及其制备方法和应用，属于重金属检测技术领域，克服了现有技术中的荧光碳点检测Hg(II)时选择性差、抗干扰性差等缺陷。本发明多发射荧光碳点的制备方法包括以下步骤：步骤1、将质量比为1:(1～7):(2.5～30)的钙黄绿素、叶酸、碱与水混合得混合溶液；步骤2、将混合液在密闭条件下进行加热反应；步骤3、产物分离，获得多发射荧光碳点。

Description

一种多发射荧光碳点及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于重金属检测技术领域，具体涉及一种多发射荧光碳点及其制备方法和应用。

背景技术

汞是一种强毒重金属，即使在微量水平下，也可通过人体积累引起运动和认知功能障碍、肾功能损害和心血管疾病。汞的毒性和生物利用度很大程度上取决于其化学物种形式，游离Hg²⁺及其不稳定配合物[统称为Hg(II)]是自然水域中最常见的汞形式，也是可进行甲基化的主要物种。目前汞Hg(II)的检测，主要是利用冷原子吸收光谱和电感耦合等离子体发射光谱技术。然而仪器设备昂贵、体积较大、使用和维护费用高，还需要专业的操作人员等缺点均限制了该类检测方法的实际应用。因此，建立简单、快速、灵敏、选择性检测汞Hg(II)的定性定量分析技术至关重要。

碳点，作为一种电致发光、化学致发光或光致发光的零维纳米颗粒，在污染物检测领域展现出巨大潜力。近年来，碳点由于优越的水溶性、高荧光量子产率、良好的生物相容性、低成本等诸多优点引起了广泛的关注。

先前报道的汞离子荧光碳点多为单激发单发射荧光碳点，其检测结果易受外界环境和仪器条件干扰，影响其测定结果的准确性。

现有技术提供了一种双发射荧光碳点，其由钙黄绿素、氢氧化钠和乙醇溶剂通过溶剂热法合成得到，双发射荧光碳点在365nm波长激发下，在436nm和530nm处均有荧光发射。该技术氢氧化钠和乙醇的混合液在高温条件下具有较强的氧化性，易在纳米颗粒表面形成新的缺陷，从而生成436nm新的发射峰。但该技术制得的双发射荧光碳点对Hg(II)无选择性响应。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的荧光碳点检测Hg(II)时选择性差、抗干扰性差等缺陷，从而提供一种多发射荧光碳点及其制备方法和应用。

为此，本发明提供了以下技术方案。

一种多发射荧光碳点的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将质量比为1:(1～7):(2.5～30)的钙黄绿素、叶酸、碱与水混合得混合溶液；

步骤2、将混合液在密闭条件下进行加热反应；

步骤3、产物分离，获得多发射荧光碳点。

进一步的，所述步骤1中，混合溶液中叶酸的浓度为1～7mg/ml；

优选地，所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾；

优选地，钙黄绿素、叶酸和碱的质量比为1:5:10。

进一步的，所述步骤2中，反应温度为160℃～220℃，反应时间为1～12h；

优选地，反应温度为220℃，反应时间为6h。

进一步的，所述步骤3为，将反应体系自然冷却至室温，调节产物pH至中性后，再去除过度碳化杂质及未反应小分子，干燥后获得多发射荧光碳点；

优选地，利用硝酸溶液、硫酸溶液或盐酸溶液调节pH。

进一步的，采用过滤透析去除过度碳化杂质及未反应小分子；

优选地，所述干燥为冷冻干燥。

本发明还提供了一种多发射荧光碳点的制备方法制得的多发射荧光碳点。

本发明还提供了一种多发射荧光碳点的制备方法制得的多发射荧光碳点在Hg(II)检测中的应用。

本发明还提供了一种Hg(II)检测方法，包括以下步骤：

(1)配置不同已知浓度的Hg(II)溶液，与等量的多发射荧光碳点混合，调节pH至5～9，得待测标准样品；

(2)进行荧光测定，以Hg(II)浓度为横坐标，428～432nm和511～523nm荧光峰的强度之比为纵坐标绘制标准曲线；

(3)待测样品的检测：将待测样品与所述多发射荧光碳点混合，调节pH至5～9，孵育，得待测样品，进行荧光测定，获取428～432nm和511～523nm荧光峰的强度之比，利用步骤(2)中的标准曲线，获得待测样品中Hg(II)的浓度。

进一步的，所述步骤(1)中，不同已知浓度的Hg(II)溶液的浓度为0～16ppm；待测标准样品中多发射荧光碳点的浓度为0.05～0.3mg/mL。

进一步的，所述步骤(1)中，所述孵育温度为-16℃～56℃，时间0～120min；优选地，孵育温度为室温，时间为20min；

荧光测试的参数设置为激发波长320～395nm，电压和狭缝宽度分别为400V和2.5nm。

所述密闭反应器为高压内衬聚四氟乙烯反应釜。

所述多发射荧光碳点在单激发时可发射出三个荧光发射峰。

所述多发射荧光碳点在350～357nm，428～432nm和511～523nm具有三处荧光发射峰。

优选地，透析选用分子截留量为1000Da或2000Da的透析膜。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的多发射荧光碳点的制备方法，包括以下步骤：步骤1、将质量比为1:(1～7):(2.5～30)的钙黄绿素、叶酸、氢氧化钠与水混合得混合溶液；步骤2、将混合液转移至密闭反应器加热反应；步骤3、去除过度碳化杂质及未反应小分子，获得多发射荧光碳点。

本发明合成碳点选用的碳源前体为钙黄绿素和叶酸，一方面两种含共轭平面的有机分子有助于碳点多发射的生成，由图6a得知，碳点具有350，432和521nm左右三处荧光发射，其中350nm左右荧光峰归属于碳核发光，432nm左右荧光峰归属于叶酸相关的荧光团，521nm左右荧光峰归属于钙黄绿素相关荧光团。

采用本发明合成的多发射荧光碳点在检测Hg(II)时，432和521nm左右的两发射峰，具有一峰升高的同时，另一峰降低的特性。相比于仅有一个峰或两个峰同时升高或降低的碳点，本发明多发射荧光碳点选择性更高，抗干扰性更强；并且两峰强度比值成倍数的变化大于单一荧光峰的升高(或降低)，可有效拓宽线性检测的浓度范围。

本发明采用的两种碳源均含多个富有孤对电子的N，O官能团(如下图结构式)，多个配位作用点位促进碳点与Hg(II)之间以螯合的方式作用，有助于提高检测的选择性。

本发明中在合成阶段添加较大剂量的氢氧化钠，调节合成介质pH的同时还提高了前体碳源的的溶解性，叶酸分子微溶于水，自身荧光极弱，但是碱环境水热后有效提高了相应荧光团的量子产率，最终获得荧光性质优异的多发射荧光碳点。

2.本发明提供的多发射荧光碳点绝对量子产率高达7.36％，绝对量子产率是指荧光材料发射光子数与吸收光子数的比值，是衡量物质发光效率的重要参数，并且单一波长激发下具有多处荧光发射，便于构建比率荧光传感器。

3.本发明提供的Hg(II)检测方法，包括以下步骤：(1)配置不同已知浓度的Hg(II)溶液，与等量的权利要求5所述的多发射荧光碳点混合，调节pH至5～9，得待测标准样品；(2)进行荧光测定，以Hg(II)浓度为横坐标，428～432nm和511～523nm荧光峰的强度之比为纵坐标绘制标准曲线；(3)待测样品的检测：将待测样品与所述多发射荧光碳点混合，调节pH至5～9，孵育，得待测样品，进行荧光测定，获取428～432nm和511～523nm荧光峰的强度之比，利用步骤(2)中的标准曲线，获得待测样品中Hg(II)的浓度。

本发明基于多发射荧光碳点可见光区432和521nm左右的两处荧光峰构建了比率荧光传感器。随着Hg(II)浓度的增加，432nm处的荧光强度升高，521nm处荧光强度降低，本发明依据两峰荧光强度比值与分析物浓度的线性关系成功建立了Hg(II)检测的分析方法。与单个信号传感器相比，比率传感器可以有效避免更多的背景干扰，包括探针浓度、温度、溶剂极性和激发强度，并且两峰强度比值成倍数的变化大于单一荧光峰的升高(或降低)，可有效拓宽线性检测的浓度范围。

本发明建立的检测方法选择性高，抗干扰能力强。水环境中的常见阳离子金属不会影响该碳点的荧光发射，仅有Hg(II)会引起碳点的两荧光峰变化。其次，共存阴阳离子、氨基酸和天然有机质等物质不会干扰Hg(II)对碳点荧光的影响。复杂基质中特异性定性定量识别Hg(II)，可为后续环境污染处理提供有价值的参考。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。

图1是实验例1不同钙黄绿素和叶酸质量比制备的碳点与重金属反应前后432nm与521nm左右荧光强度比值之比折线图，横坐标为钙黄绿素和叶酸质量比，纵坐标为反应前后两荧光峰强度比值之比；

图2是实验例2添加不同质量氢氧化钠制备的碳点与重金属反应前后432nm与521nm左右荧光强度比值之比折线图，横坐标为氢氧化钠质量，纵坐标为反应前后两荧光峰强度比值之比；

图3是实验例3不同温度制备的碳点与重金属反应前后432nm与521nm左右荧光强度比值之比折线图，横坐标为合成温度，纵坐标为反应前后两荧光峰强度比值之比；

图4是实验例4不同时间制备的碳点与重金属反应前后432nm与521nm左右荧光强度比值之比折线图，横坐标为合成时间，纵坐标为反应前后两荧光峰强度比值之比；

图5是实验例5依据正交实验条件(表1)制备的碳点与重金属反应前后432nm与521nm左右荧光强度比值之比折线图，横坐标为不同正交实验条件，纵坐标为反应前后两荧光峰强度比值之比；

图6中，图6(a)是实验例5制备碳点的荧光光谱，横坐标为波长，纵坐标为荧光强度；图6(b)是实验例5制备碳点的透射电镜，图右上为高倍透射电镜图，右下为粒径统计分布图，横坐标为尺寸，纵坐标为百分比；

图7是实验例6不同介质pH与重金属反应前后432nm与521nm左右荧光强度比值之比折线图，横坐标为pH，纵坐标为反应前后两荧光峰强度比值之比；

图8是实验例7不同温度孵育下碳点与Hg(II)反应前后432nm与521nm左右荧光强度比值之比折线图，横坐标为孵育温度，纵坐标为反应前后两荧光峰强度比值之比；

图9是实验例8不同孵育时间下碳点与Hg(II)反应前后432nm与521nm左右荧光强度比值之比折线图，横坐标为孵育时间，纵坐标为反应前后两荧光峰强度比值之比；

图10是实验例9不同浓度Hg(II)对碳点荧光强度的影响，(a)图为线性光谱图，横坐标为波长，纵坐标为荧光强度，(b)图为碳点432nm与521nm左右荧光强度比值与Hg(II)浓度的线性关系；

图11是实验例10中1600ppb不同金属离子对碳点溶液荧光强度影响的柱状图，横坐标是不同金属离子，纵坐标为432nm与521nm左右荧光强度比值；

图12是实验例11中不同阴阳离子与1600ppb Hg(II)共存对碳点溶液荧光强度影响的柱状图，横坐标是Hg(II)与不同金属离子，纵坐标为432nm与521nm左右荧光强度比值。

具体实施方式

提供下述实验例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。

实验例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。实验例中所采用的钙黄绿素、叶酸、氢氧化钠和硝酸均为分析纯规格的市售品。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。

实验例1钙黄绿素和叶酸质量比对碳点选择性检测的影响

准确称量10mg钙黄绿素及对应的10、20、30、40、50、60、70mg叶酸分别置于溶解有100mg氢氧化钠的10mL超纯水溶液中搅拌20min；接着，将混合液分别转移至7个25mL聚四氟乙烯反应釜中，180℃加热反应4h；反应完成后待反应釜自然冷却到室温将产物稀释并使用硝酸调节溶液pH至中性，透析(选用分子截留量为1000Da的透析膜)冷冻干燥得碳点固体。

所得碳点加超纯水稀释配置成浓度为1mg/mL的碳点母液，依次移取100μL碳点溶液和10ppm Hg(II)、Pb(II)、As(III)、As(V)、Cu(II)、Cd(II)、Cr(VI)重金属溶液于离心管中，涡旋混匀，使用硝酸和氢氧化钠溶液调节溶液pH到7，然后加超纯水定容到1mL，水也调节到pH值混匀室温孵育20min后进行荧光测定；并以反应前后432nm与521nm左右的荧光强度比值之比作为检测输出信号，得附图1。

从图中可以看出，碳点合成过程中，钙黄绿素与叶酸质量比为1/1、1/2、1/3、1/4、1/5、1/6、1/7时制备所得碳点均可选择性响应Hg(II)，1/3～1/7时选择性响应较好，其中质量比为1/5时，Hg(II)致使碳点荧光变化最大，选择性最好。

实验例2氢氧化钠质量对碳点选择性检测的影响

准确称量8份10mg钙黄绿素和50mg叶酸分别置于溶解有25、50、100、125、150、200、250、300mg氢氧化钠的10mL超纯水溶液中搅拌20min；接着将混合液分别转移至8个25mL聚四氟乙烯反应釜中，180℃加热反应4h；反应完成后待反应釜自然冷却到室温将产物稀释并使用硝酸调节溶液pH至中性，透析(选用分子截留量为1000Da的透析膜)冷冻干燥得碳点固体。采用与实验例1相同的方法得到选择性检测的折线图，见附图2。

从图中可以看出，碳点合成过程中，氢氧化钠添加量为25、50、100、125、150、200、250、300mg制备所得碳点均可选择性响应Hg(II)，其中当氢氧化钠质量为125mg时，仅有Hg(II)会大幅改变碳点的荧光，而其余重金属几乎不改变碳点的荧光，即荧光响应选择性最佳，从附图2插图中可得，当氢氧化钠添加量为100、150、200、250、300mg时，Pb(II)、As(III)会影响碳点的荧光强度，反应前后荧光比值偏离1，因此，选择性响应Hg(II)最佳的氢氧化钠质量是125mg。

对比例1

准确称量10mg钙黄绿素和50mg叶酸置于10mL超纯水中搅拌20min；接着将混合液转移至25mL聚四氟乙烯反应釜中，180℃加热反应4h；反应完成后待反应釜自然冷却到室温将产物稀释并使用硝酸调节溶液pH至中性，透析(选用分子截留量为1000Da的透析膜)冷冻干燥得碳点固体。采用与实验例1相同的方法得到选择性检测的折线图，见附图2。

从图中可以看出，碳点合成过程中，不添加氢氧化钠制备所得碳点不能选择性响应Hg(II)。

实验例3合成温度对碳点选择性检测的影响

准确称量4份10mg钙黄绿素和50mg叶酸分别置于溶解125mg氢氧化钠的10mL超纯水溶液中搅拌20min；接着，将混合液分别转移至4个25mL聚四氟乙烯反应釜中，将密闭反应釜放置于鼓风干燥箱中分别在160、180、200、220℃加热反应4h；反应完成后待反应釜自然冷却到室温将产物稀释并使用硝酸调节溶液pH至中性，透析(选用分子截留量为1000Da的透析膜)冷冻干燥得碳点固体。采用与实验例1相同的方法得到选择性检测的折线图，见附图3。

从图中可以看出，实验优化温度下制备所得碳点均可选择性响应Hg(II)，其中Hg(II)对200℃合成碳点的荧光影响最大。

实验例4合成时间对碳点选择性检测的影响

准确称量7份10mg钙黄绿素和50mg叶酸分别置于溶解125mg氢氧化钠的10mL超纯水中搅拌20min；接着将盛放混合液的密闭反应釜200℃分别加热反应1、2、4、6、8、10、12h；反应完成后待反应釜自然冷却到室温将产物稀释并使用硝酸调节溶液pH至中性，透析(选用分子截留量为1000Da的透析膜)冷冻干燥得碳点固体。采用与实验例1相同的方法得到选择性检测的折线图，见附图4。

从图中可以看出，反应1–12h制备所得碳点均可选择性响应Hg(II)，其中Hg(II)对4h和8h合成碳点的荧光影响最大。

实验例5正交实验对碳点选择性检测的影响

准确称量9份10mg钙黄绿素和50mg叶酸于烧杯中，接着依据表1的三因素三水平正交表准确称量相应质量的氢氧化钠于上述烧杯中，加入10mL超纯水中搅拌20min；然后将混合液转移至密闭反应釜中，依据正交表设置温度和时间加热反应；反应完成后待反应釜自然冷却到室温将产物稀释并使用硝酸调节溶液pH至中性，透析(选用分子截留量为1000Da的透析膜)冷冻干燥得碳点固体。采用与实验例1相同的方法得到选择性检测的折线图，见附图5。

表1

从图中可以看出，添加100mg氢氧化钠、在220℃热反应6h制备所得碳点荧光响应Hg(II)的选择性及灵敏度最佳，在此条件下合成碳点的绝对量子产率为7.36％。后续以此合成条件制备大剂量多发射荧光碳点，反应完成后收集产物稀释并使用硝酸调节溶液pH至中性，透析(选用分子截留量为1000Da的透析膜)冷冻干燥得碳点固体，加超纯水稀释配置成浓度为1mg/mL的碳点储备液待用。

碳点的性质表征：利用F-7100荧光分光光度计扫描碳点溶液(0.1mg/mL)的三维和二维荧光谱图，见附图6a，结果表明碳点在350、432、521nm左右均有明显的荧光发射；利用透射电子显微镜对最终合成的碳点(1mg/mL)进行结构表征，见附图6b，近球形的碳点颗粒平均尺寸为3.58nm，显现0.210nm的晶面间距，对应于石墨的(100)晶面。

实验例6介质pH对碳点选择性检测的影响

依次移取100μL实验例5方法中1mg/mL的碳点储备液和10ppm Hg(II)、Pb(II)、As(III)、As(V)、Cu(II)、Cd(II)、Cr(VI)重金属溶液于离心管中，涡旋混匀，使用硝酸和氢氧化钠溶液调节溶液pH至5、6、7、8、9，然后加超纯水定容到1mL(预先将定容采用的超纯水调节至目标pH)，混匀孵育20min后进行荧光测定；并以反应前后432nm与521nm左右的荧光强度比值之比作为检测输出信号，得附图7。实验发现pH 5–9范围内Hg(II)对碳点均具有显著的荧光改变，并且随着pH增大，荧光变化降低。

环境水样的pH一般在5-9之间，本发明制备的多发射荧光碳点对于一般实际水环境中的Hg(II)均可适用。

实验例7孵育温度对碳点检测Hg(II)的影响

依次移取100μL实验例5方法中1mg/mL的碳点储备液和10ppm Hg(II)溶液于离心管中，涡旋混匀，使用硝酸和氢氧化钠溶液调节溶液pH到7，然后加超纯水定容到1mL，分别在-16、4、16、26、36、46、56℃混匀孵育20min后进行荧光测定；并以反应前后432nm与521nm左右的荧光强度比值之比作为检测输出信号，得附图8。实验发现在-16–56℃范围内孵育Hg(II)均可显著改变碳点的荧光，其中室温孵育荧光改变最大。

实验例8孵育时间对碳点检测Hg(II)的影响

依次移取100μL实验例5方法中1mg/mL的碳点储备液和10ppm Hg(II)溶液于离心管中，涡旋混匀，使用硝酸和氢氧化钠溶液调节溶液pH到7，然后加超纯水定容到1mL，混匀室温分别孵育0、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120min后进行荧光测定；并以反应前后432nm与521nm左右的荧光强度比值之比作为检测输出信号，得附图9。实验发现碳点与Hg(II)孵育反应10–80min，荧光比值变化基本呈平台，孵育时间超过80min，荧光比值略有下降。

实验例9碳点测定Hg(II)的线性参数

移取100μL实施例5中1mg/mL的碳点储备液于2mL离心管中，接着分别移取100μL0、0.5、1、1.5、2、5、6、8、10、12、14、16ppm的Hg(II)溶液于上述碳点溶液中，涡旋混匀，使用硝酸和氢氧化钠溶液调节溶液pH至中性，然后加入超纯水定容到1mL，混匀孵育20min后进行荧光测定；实验发现随着Hg(II)浓度增大，碳点432nm左右的荧光峰强度升高，521nm荧光峰强度降低，并且双峰位置随Hg(II)浓度均逐渐蓝移(附图10a)。碳点双峰荧光比值与Hg(II)浓度在一定范围内呈线性关系，据此成功建立了检测Hg(II)的比率荧光分析方法(附图10b)，线性范围为0-1600ppb，方法检测限(limit of detection,LOD＝3σ/k，σ为空白值的标准偏差，k为标准曲线的斜率)为37.88ppb。

实验例10不同金属离子对碳点荧光的影响

取100μL实施例5中1mg/mL的碳点储备液于2mL离心管中，分别加入16ppm Na(I)、Mg(II)、Al(III)、K(I)、Ca(II)、Mn(II)、Fe(II)、Fe(III)、Co(II)、Ni(II)、Cu(II)、Zn(II)、Ag(I)、Cd(II)、Ba(II)、Pb(II)、As(III)、As(V)、Cr(VI)、Hg(II)溶液，涡旋混匀后，用水定容至1mL并维持溶液pH为中性，涡旋混匀孵育20min转移至比色皿中进行荧光测定，得到碳点与不同金属离子溶液作用的荧光强度比值变化柱状图，见附图11。实验发现仅有重金属Hg(II)会显著改变多发射碳点的荧光，证明了该分析检测方法优异的选择性。

实验例11共存物质对碳点检测Hg(II)的影响

取100μL实施例5中的碳点溶液和100μL10 ppm Hg(II)溶液于2mL离心管中，接着分别加入一定浓度的Na(I)、Mg(II)、Al(III)、K(I)、Ca(II)、Mn(II)、Fe(II)、Fe(III)、Co(II)、Ni(II)、Cu(II)、Zn(II)、Ag(I)、Cd(II)、Ba(II)、Pb(II)、NH₄(I)、As(III)、As(V)、Cr(VI)、CO₃(II)、HCO₃(II)、NO₃(I)、PO₄(III)、HPO₄(II)、H₂PO₄(I)、S(II)、SO₄(II)、SCN(I)、F(I)、Cl(I)、Br(I)、I(I)、Ac(I)、Glycine、L-Ryptophan、L-Aspartic acid、L-Cysteine、L-Arginine、EDTA、SRHA和SRFA溶液，涡旋混匀后，用水定容至1mL并维持溶液pH为中性，涡旋混匀孵育20min转移至比色皿中进行荧光测定，得到不同物质共存时，Hg(II)与碳点作用的荧光比值变化柱状图(附图12)，不同离子的最大允许浓度见表2(共存物质对碳点与Hg(II)作用的荧光比值改变不超10％以内的最大允许浓度见表中列2和列5，列3和列6是共存物质相应浓度下，荧光比值改变占Hg(II)单独存在时荧光比值的百分比)。实验结果表明，一定浓度的共存物质不会干扰Hg(II)与碳点的作用，该传感平台展现出复杂基质中检测重金属Hg(II)的巨大潜力。

表2

除AgNO₃外，表中阳离子金属溶液均由相应的氯盐制备配置，阴离子溶液均由其钠盐配置获得。R指多发射碳点在Hg(II)和其余物质共存时两荧光峰的强度比值(FL₄₃₂/FL₅₂₁)，R_Hg(II)是指仅Hg(II)单独存在时，多发射碳点两荧光峰的荧光强度之比(FL₄₃₂/FL₅₂₁)。

对比例2

于聚四氟乙烯反应釜中加入62.3mg钙黄绿素，125mg NaOH，5mL无水乙醇。接着将密闭反应釜置于鼓风干燥箱中180℃加热反应6h。反应完成后待反应釜自然冷却到室温将产物加水稀释5倍，并利用盐酸溶液调节至中性，离心透析冷冻干燥得碳点固体。上述碳点在365nm波长激发下，在436nm和530nm处均有荧光发射。

采用上述对比例的碳点制备1mg/mL的碳点溶液，依次移取100μL上述碳点溶液和10ppm Hg(II)、Pb(II)、As(III)、As(V)、Cu(II)、Cd(II)、Cr(VI)重金属溶液于离心管中，涡旋混匀，使用硝酸和氢氧化钠溶液调节溶液pH至5、6、7、8、9，然后加超纯水定容到1mL(预先将定容采用的超纯水调节至目标pH)，混匀孵育20min后进行荧光测定；并以反应前后436nm和530nm左右的荧光强度比值之比作为检测输出信号，实验发现pH 5–9范围内Hg(II)对碳点均没有荧光改变。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种多发射荧光碳点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将质量比为1:(1～7):(2.5～30)的钙黄绿素、叶酸、碱与水混合得混合溶液；

步骤2、将混合液在密闭条件下进行加热反应；

步骤3、产物分离，获得多发射荧光碳点。

2.根据权利要求1所述的多发射荧光碳点的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，混合溶液中叶酸的浓度为1～7mg/ml；

优选地，所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾；

优选地，钙黄绿素、叶酸和碱的质量比为1:5:10。

3.根据权利要求1所述的多发射荧光碳点的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，反应温度为160℃～220℃，反应时间为1～12h；

优选地，反应温度为220℃，反应时间为6h。

4.根据权利要求1-3任一项所述的多发射荧光碳点的制备方法，其特征在于，所述步骤3为，将反应体系自然冷却至室温，调节产物pH至中性后，再去除过度碳化杂质及未反应小分子，干燥后获得多发射荧光碳点；

优选地，利用硝酸溶液、硫酸溶液或盐酸溶液调节pH。

5.根据权利要求4所述的多发射荧光碳点的制备方法，其特征在于，采用过滤透析去除过度碳化杂质及未反应小分子；

优选地，所述干燥为冷冻干燥。

6.一种根据权利要求1-5任一项所述的多发射荧光碳点的制备方法制得的多发射荧光碳点。

7.一种权利要求1-5任一项所述的多发射荧光碳点的制备方法制得的多发射荧光碳点在Hg(II)检测中的应用。

8.一种Hg(II)检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)配置不同已知浓度的Hg(II)溶液，与等量的权利要求6所述的多发射荧光碳点混合，调节pH至5～9，得待测标准样品；

(2)进行荧光测定，以Hg(II)浓度为横坐标，428～432nm和511～523nm荧光峰的强度之比为纵坐标绘制标准曲线；

(3)待测样品的检测：将待测样品与所述多发射荧光碳点混合，调节pH至5～9，孵育，得待测样品，进行荧光测定，获取428～432nm和511～523nm荧光峰的强度之比，利用步骤(2)中的标准曲线，获得待测样品中Hg(II)的浓度。

9.根据权利要求8所述的Hg(II)检测方法，其特征在于，所述步骤(1)中，不同已知浓度的Hg(II)溶液的浓度为0～16ppm；待测标准样品中多发射荧光碳点的浓度为0.05～0.3mg/mL。

10.根据权利要求8或9所述的Hg(II)检测方法，其特征在于，所述孵育温度-16℃～56℃，时间0～120min；优选地，孵育温度为室温，时间为20min；

荧光测试的参数设置为激发波长320～395nm，电压和狭缝宽度分别为400V和2.5nm。

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