[发明专利]一种碳量子点材料及其在汞离子检测中的应用

说明书

本发明公开了一种碳量子点材料及其在汞离子检测中的应用，技术方案为：一种碳量子点材料，通过使用焦磷酸根离子对碳量子点进行修饰得到，粒径为1‑9nm，是一种水溶性很好的纳米级颗粒，其表面含有大量的氨基，羧基，羟基，焦磷酸根等官能团，这些官能团中的焦磷酸根离子可以与汞离子相互作用结合，导致碳量子点的荧光淬灭，进而用来检测汞离子。本发明碳量子点材料用于自来水和细胞中汞离子检测，具有毒性低、原料丰富、制备简单、水溶性高、光学性能好、细胞通透性好、稳定性好、成本低等优点。

技术领域

本发明一种碳量子点材料及其在汞离子检测中的应用，属于汞离子检测技术领域。

背景技术

重金属离子污染是环境中最严重的问题之一，不同介质中重金属离子的检测是环境安全和健康诊断的关键。汞离子是对人体毒性最大的离子之一，可轻易通过生物膜，在食物链中积累，被人体吸收。汞离子中毒可引起精神神经异常、牙龈炎、震颤等症状。因此，汞离子的测定和定量具有重要意义。汞离子的检测方法有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法、电化学法、高效液相色谱电感耦合等离子体质谱法等。然而，这些常用的检测方法仍然依赖于昂贵、耗时和复杂的仪器。近年来，荧光传感器以其成本低、操作简单、灵敏度高、选择性好等优点被广泛应用于基于纳米材料的汞离子检测。

碳量子点作为一种新型的碳基零维材料，具有毒性低、原料丰富、制备简单、水溶性高、光学性能好、细胞通透性好、稳定性好、成本低等优点，已被用于重金属离子的检测。碳量子点的表面基团和电子很容易被原子掺杂所调控，这将提高碳量子点的荧光性质。但Hg²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Ag⁺等多种金属离子容易与碳量子点交换电子，导致荧光猝灭，难以实现对Hg²⁺的特异性检测。此外，目前用于碳量子点制备的一些原料，如硫氰酸铵、特氟隆、三聚氰胺等，对环境不友好。因此，有必要制备高灵敏度、高选择性、高安全性的碳量子点用于Hg²⁺检测。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是提供一种碳量子点材料及其在汞离子检测中的应用，本发明碳量子点材料用于自来水和细胞中汞离子检测，具有毒性低、原料丰富、制备简单、水溶性高、光学性能好、细胞通透性好、稳定性好、成本低等优点。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种碳量子点材料，通过使用焦磷酸根离子对碳量子点进行修饰得到，粒径为1-9nm。

具体通过如下步骤制备得到：

1）将柠檬酸，尿素溶解于10毫升去离子水中，搅拌，得到混合物，混合物中柠檬酸和尿素的浓度分别为0.001-0.002g/mL、0.003-0.007g/mL；

2）将步骤1）所得到的混合物进行碳化处理并取上清液；

3）将步骤2）所得到的上清液离心去除沉淀并进行透析纯化，采用超纯水透析24小时；

4）将步骤3）所得到溶液稀释50-200倍，再与焦磷酸钠溶液按摩尔比8-12:2的比例混合，搅拌至溶液混合均匀，得到修饰后的碳量子点材料溶液；

5）将步骤4）所得到的修饰后的碳量子点材料溶液，0-4℃冷藏保存，待后续使用。

步骤2）中所述的碳化处理的方法为微波辅助法：将步骤1）得到的混合物，使用家用微波炉在功率50-150W下保持0-30分钟。

所述焦磷酸钠溶液的浓度为80-120mM。

一种碳量子点材料的应用，用于检测汞离子。

优选的，一种碳量子点材料的应用，用于定量检测水中的汞离子浓度，通过荧光光谱法，绘制荧光强度曲线的方法实现。