[发明专利]一种钴氮双掺杂碳点及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种钴氮双掺杂碳点及其制备方法，以及该碳点用于检测四环素类抗生素的应用。所述碳点为一种以亚氨基二乙酸和氯化钴为原料，通过一步水热法制备出蓝色荧光碳点。碳点的制备方法简便，由于金属钴元素和氮元素的掺杂使得碳点具有良好的光学性能，水溶性好，分散性好。基于内滤效应，碳点作为荧光探针能够快速灵敏地检测四环素类抗生素。四环素类抗生素可以有效猝灭碳点荧光，可以据其荧光的变化检测样品中四环素类抗生素的含量。本发明提供的检测四环素类抗生素的方法绿色简便，无需对碳点额外修饰标记物，即可对样品中四环素类抗生素的含量实现高选择性，高灵敏地直接检测，在实际应用中表现出更多的优势。

技术领域

本发明涉及荧光碳点，具体涉及一种钴氮双掺杂碳点及其制备方法，以及该碳点用于四环素类抗生素的分析检测。

背景技术

四环素类抗生素(TCs)是20世纪中叶发现的一类广谱抗菌药物。由于其对立克次体、支原体、螺旋体、衣原体等革兰氏阳性和阴性菌均有较强的抗菌能力，可用于治疗人和动物的多种疾病。此外，TCs还具有效率高、成本低、口服吸收好等优点。因此，它已被广泛应用于动物饲料的添加剂。然而，TCs的过度使用和难降解等问题，可能会导致其在肉类和牛奶等食品中残留，长期服用这类食品会导致细菌耐药性、菌落紊乱，从而影响人体健康带并来严重的后果。研究发现，经常摄入TCs会对人体肝脏和肾脏造成损害。妊娠妇女对TCs的肝毒性更敏感。此外，大量的数据表明长期反复使用TC对牙齿有害，因为它会影响牙齿的生长和形成，使牙齿颜色变成黄色。目前检测TCs的常用方法有高效液相色谱-质谱法、表面增强拉曼散射法、抗菌筛选试验和酶联免疫吸附法等。但这些方法往往需要繁琐的样品预处理程序、复杂昂贵的仪器和专业技能，在常规食品安全检测中遇到很大的障碍。因此，建立一种简单、快速、有选择性、准确检测TCs的方法显得尤为重要。

为了克服这些缺点，荧光传感作为一种替代方法，因其灵敏度高、响应时间快、操作简单等优点而受到人们的关注。碳点(CDs)是一种新型荧光纳米材料，具有光致发光可调、水溶性好、低毒、低成本、光稳定性和化学稳定性等优良性能。其作为荧光传感器已经在生化传感、生物成像、环境分析等领域得到了良好的应用。但是，通过简便的制备过程，可控制备出具有特定靶向功能的碳点，应用于特定分析物的检测仍然具有挑战性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种性质优异的荧光碳点及其制备方法，碳点的制备方法简便快速；所制备的碳点具有特殊的发光性能，可应用于一步检测四环素类抗生素，并展现出出良好的选择性和灵敏度。

本发明提供的一种钴氮双掺杂碳点的制备方法，包括以下步骤：

1)、将亚氨基二乙酸和氯化钴置于玻璃烧杯中，加入去离子水，充分搅拌后超声溶解10-30分钟，将反应混合物转移至水热反应釜中，并置于烘箱内，180℃反应3-8h，得到粉色澄清溶液，亚氨基二乙酸和氯化钴的质量比为：0.10—0.45∶0.15-0.60；

2)、取出水热反应釜，自然冷却，将反应产物用0.22μm滤膜过滤后得到纯净的碳点水溶液；

3)、将上述碳点水溶液冷冻干燥后得到蓝色碳点固体。

上述方法制备的蓝色荧光碳点性质稳定，具有良好的水溶性和分散性，通过TEM表征可看出其形貌为单分散准球形颗粒，通过XPS表征可以看出Co和N元素成功掺杂进碳点结构。所述碳点制备方法简便快速，只需利用一步反应即可得到目标碳点，无需繁琐的纯化过程。此外，所述碳点由于特殊的发光性能可以通过内滤效应高选择性、高灵敏度的分析检测四环素类抗生素，只在碳点溶液中加入四环素类抗生素，由于抗生素与碳点竞争吸收激发能量，从而导致碳点的荧光强度发生明显猝灭现象。

本发明提供的荧光碳点在免标记检测四环素类抗生素的应用，步骤为：

1)、配置浓度为0.3mg/mL的碳点溶液；

2)、分别配置浓度梯度为0.3、0.6、0.9……5.7、6.0mM的四环素类抗生素的标准储备溶液；