[发明专利]金属卟啉框架封装碳量子点在检测铜离子中的应用

说明书

本发明公开了一种金属卟啉框架封装碳量子点在检测铜离子中的应用，采用荧光分析法检测铜离子，所述金属卟啉框架封装碳量子点作为铜离子的比率型荧光探针使用。Cu²⁺的加入会引起金属卟啉框架的荧光强度减弱，而碳量子点的荧光强度不变，其它金属离子的加入不能引起与Cu²⁺类似的荧光变化，可实现对铜离子的高选择性荧光定量检测，克服现有荧光探针浓度及环境的影响。

技术领域

本发明涉及金属卟啉框架封装碳量子点在检测铜离子中的应用。

背景技术

铜是过渡元素对人类健康至关重要。这种元素与某些蛋白质一起产生许多对生命至关重要的酶。铜也是所有已知生命形式的微量营养素，它具有从骨形成和细胞呼吸到结缔组织发育等多种功能。但是，如果不加调控，铜会导致细胞动态平衡紊乱，从而导致严重的神经退行性疾病。另外，由于Cu²⁺在农业和工业中的广泛使用，铜污染及其潜在的毒性对人类的影响在全世界仍然是一个具有挑战性的问题。因此，开发一种可靠、灵敏和高选择性的荧光探针检测水中铜离子含量对人体健康和环境保护具有很大的意义。

荧光分析法是利用物质在紫外光照射下产生荧光的特性及其强度进行物质的定性和定量的分析的方法。对于本身不发射荧光的Cu²⁺而言，设计一种高选择性识别Cu²⁺的荧光探针是实现Cu²⁺荧光分析的关键。比率型荧光探针至少具有2个不同波长的发射峰，利用2个不同波长处荧光发射峰的强度比值来实现对目标物的检测。与普通荧光探针相比，比率型荧光探针能够消除探针分子浓度以及探针分子所处的环境等因素带来的误差。

发明内容

本发明的目的在于根据上述背景技术的现状，提供了一种金属卟啉框架封装碳量子点在检测铜离子中的应用。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

金属卟啉框架封装碳量子点在检测铜离子中的应用，采用荧光分析法检测铜离子，所述金属卟啉框架封装碳量子点作为铜离子的比率型荧光探针使用。

优选地，荧光分析法检测铜离子的步骤包括：

(1)将金属卟啉框架封装碳量子点与pH＝7的缓冲液混合，得到探针溶液；

(2)向探针溶液中加入铜离子样品溶液，检测荧光信号。

优选地，所述pH缓冲液为pH＝7.2的HEPES缓冲溶液。

优选地，检测荧光信号时：激发光波长为390nm，检测446nm，654nm和715nm波长处的发射峰荧光强度。

一种金属卟啉框架封装碳量子点的方法，包括如下步骤：

(1)将氯化锆、5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉和苯甲酸加入N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，混匀，得到前驱体溶液；

(2)向步骤(1)的前驱体溶液中加入碳量子点，混匀，加热反应得到金属卟啉框架封装的碳量子点。

优选地，所述氯化锆与5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉的质量比为3:1；5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉与苯甲酸的质量比为1:20～1:40，苯甲酸的量过少对制备的MOF的尺寸大小有所影响。

碳量子点的量过少会使得探针中碳量子点的荧光发射太弱，观察效果不明显。优选地，所述5,10,15,20-四(4-羧基苯基)卟啉与碳量子点的质量比为20:1～40:1。

优选地，步骤(2)的反应温度为120℃，时间24h。

碳量子点可通过溶剂热法由柠檬酸与乙二胺反应得到。本发明碳量子点的合成并不局限于此方法。