[发明专利]一种对Fe3+超灵敏荧光响应的功能化石墨烯量子点的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，涉及一种对Fe³⁺超灵敏荧光响应的功能化石墨烯量子点的制备方法。

背景技术

石墨烯量子点具有良好的化学稳定性、优良的光电学性能、低毒性和耐光性等特点，被广泛应用于传感器、纳米材料制备和生物成像等诸多方面(F.X.Wang,Z.Y.Gu,W.Lei,W.J.Wang,X.F.Xia,Q.L.Hao,Graphene quantum dots as a fluorescent sensing platform for highly efficient detection of copper(II)ions,Sens.Actuators B 190(2014)516-522)。目前，石墨烯量子点的制备方法主要有自上而下合成法和自下而上合成法。前者是通过氧化法将微米级的氧化石墨烯片切割成纳米级的石墨烯量子点。此方法不仅耗时，产率低，而且得到的石墨烯量子点结构不稳定。后者是将含碳的小分子化合物通过热裂解法得到石墨烯量子点。此方法所制备的石墨烯量子点含有丰富的羧基、羟基等亲水基团，且石墨烯片更为完整(D.Jiang,Y.P.Chen,N.Li,W.Li,Z.G.Wang,J.L.Zhu,H.Zhang,B.Liu,S.Xu,Synthesis of luminescent graphene quantum dots with high quantum yield and their toxicity study,PloS One.10.12(2015)e0144906)。近年，功能化石墨烯量子点合成与在分析化学领域中的应用成为一个研究热点。

测定Fe³⁺的分析方法有电化学方法、分光光度法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子质谱法等(F.A.Aydina,M.Soylak,Separation,preconcentration and inductively coupled plasma-mass spectrometric(ICP-MS)determination of thorium(IV),titanium(IV),iron(III),lead(II)and chromium(III)on 2-nitroso-1-naphthol impregnated MCI GEL CHP20P resin,J.Hazard.Mater.173.1(2010)669-674)。这些分析方法都存在一些缺点，如需要使用昂贵的仪器、复杂操作以及繁琐的生物样品前处理，这给微量Fe³⁺的检测带来不便。近年石墨烯量子点被广泛应用于Fe³⁺的测定，但基于现有石墨烯量子点荧光法测定Fe³⁺在方法的灵敏度和选择性仍不够理想。

铁是人体必需的微量元素，是红细胞合成血红素的必要物质。铁在人体内主要作为血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素等组成部分而参与体内氧的运输和组织呼吸过程(N.Abbaspour,R.Hurrell,R.Kelishadi,Review on iron and its importance for human health,J.Res.Med.19.2(2014))。人体长期缺铁会导致贫血、反应迟钝和头晕耳鸣等问题，尤其是婴儿、儿童和孕妇。由于Fe³⁺在人体液环境中易反应形成难溶性的氢氧化铁，不仅难以被人体吸收利用，而且还可能产生对细胞膜、蛋白质和DNA的破坏和诱导羟基自由基产生。因此，目前补铁保健品都是采用Fe²⁺为铁源。然而，补铁保健品在生产、运输等环节都可能与空气接触而导致Fe²⁺被氧化生成Fe³⁺。测定Fe²⁺中的Fe³⁺具有现实意义。

发明内容

发明目的：提供一种对Fe³⁺超灵敏荧光响应的功能化石墨烯量子点的制备方法。设计合成青霉胺功能化石墨烯量子点。通过引入青霉胺功能基团显著提高了石墨烯量子点的荧光强度。利用功能化石墨烯量子点片上功能基团及它们在空间的分布所形成的独特空间构型实现对Fe³⁺高选择和高灵敏的荧光响应，解决目前石墨烯量子点荧光法测定Fe²⁺中微量Fe³⁺在方法灵敏度和选择性方面的不足。

技术方案：本发明提供了一种对Fe³⁺超灵敏荧光响应的功能化石墨烯量子点的制备方法，该制备方法包括如下步骤: