[发明专利]基于精氨酸荧光碳量子点的传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种基于精氨酸荧光碳量子点的传感器，以精氨酸为基础，添加一种或多种有机化合物与无机贵金属离子，在高温水溶液中实现聚合反应合成了荧光碳量子点。本发明制备方法简单，制备的荧光碳量子点与Cu²⁺之间的内滤效应实现了Cu²⁺的检测；本发明的荧光碳点具有高单分散性、良好的稳定性、良好的水溶性、很强的光致发光特性和特异性响应铜离子产生紫外吸收峰的性能，将该荧光碳点用作荧光碳点传感器，用于测定水样中的Cu²⁺，具有瞬时检测、灵敏度高、选择性好、检测成本低等优点，与其它传感器相比具有一定的竞争力，对水中Cu²⁺的检测有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及碳量子点的传感器，具体涉及一种基于精氨酸荧光碳量子点的传感器及其制备方法和在铜离子检测中的应用。

背景技术

近年来，随着我国工业的发展，含有重金属的工业废水排放量也呈现剧增趋势，使得水体污染势态严重。生物体摄取过量的重金属后，由于其难以生物降解的特性，过量的重金属会在体内累积，从而对生物体的健康造成危害。其中，铜污染是较严重的重金属污染之一。国内外水体的铜污染程度正在日益恶化，美国环境保护署(EPA)规定饮用水中铜元素的含量应低于1.33ppm(约20μM)，世界卫生组织(WHO)建议饮用水中不得超过31.5μM。其次，铜离子是人体必须的微量元素，是人体内血蓝蛋白的组成元素，对于血液、中枢神经和免疫系统，头发、皮肤和骨骼组织以及脑子和肝、心等内脏的发育和功能有重要影响，世界卫生组织(WHO)和联合国粮食及农业组织(FAO)指出人体每天对铜的摄入量不能低于0.5mg/kg。但是过量摄入也会对人体造成损伤甚至引发神经性疾病。先前的研究表明，铜离子在人体中对血管生成发挥重要作用，且血管生成在肿瘤生长、侵袭的过程中扮演关键角色。人类肿瘤组织中含有高浓度的铜离子，研究人员指出如果某种检测手段能够实现在癌症相关微环境中实现对铜离子的浓度进行检测，这将对癌症的早期诊断具有重大意义。

现存众多检测重金属-包括铜离子的手段，如原子荧光光谱法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱检测法以及X射线荧光光谱检测法等。原子荧光光谱法是以原子在辐射能量分析的发射光谱分析法，该法的优点是灵敏度高，但其存在荧光易淬灭、易被干扰等问题；原子吸收光谱法是基于气态原子对光辐射的吸收特征而实现检测的方法，主要在农业发展中应用于土壤、肥料及植物中的中微量元素的分析。该方法的优点是选择性强、灵敏度高、分析范围广，但其不足之处在于抗干扰能力差，且对非金属及难熔元素的测定尚有困难；电感耦合等离子体发射光谱是通过分析被测元素的原子或离子在光源中被激发而产生特征辐射的强度实现对该元素定性和定量分析。优点在于快速、检出限低，但价格昂贵且易受污染；X射线荧光光谱技术是一种利用样品响应X射线的吸收特性不同来定性或定量测定样品中成分的方法，其精密度与检测限均与上述几种方法相似。虽然传统方法对于金属离子的检测相对成熟，但皆存在价格昂贵、携带不便、难以实按需检测等不足之处。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，根据本发明的第一方面，本发明提供一种基于精氨酸荧光碳量子点的传感器。本发明传感器具有高单分散性、良好的稳定性、良好的水溶性和较高的荧光量子产率，其可以和铜离子特异性结合，用于铜离子含量的检测，能够实现快速、灵敏的对铜离子进行检测，远优于其他铜离子检测体系。

除特殊说明外，本发明所述百分比均为质量百分比。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种基于精氨酸荧光碳量子点的传感器，其特征在于：所述精氨酸荧光碳量子点由精氨酸与有机化合物或无机贵金属离子经水热法制备而成；所述有机化合物为葡萄糖、乳糖、β-环糊精、L-甲硫氨酸、甘氨酸中的一种或几种组合；所述无机贵金属离子为金、银、铂离子中的一种或几种组合。

上述精氨酸荧光碳量子点粒径小于5nm。

根据本发明的第二方面，本发明提供上述基于精氨酸荧光碳量子点的传感器的制备方法。