[发明专利]有机染料制备荧光石墨烯量子点的方法及应用

说明书

本发明提供了一种从有机染料直接制备荧光石墨烯量子点的方法及应用，为水中有机染料的无污染降解及重新利用提供了全新的解决方案。本发明涉及的有机染料包括：橙黄II(AO7)，亚甲基蓝(MB)，活性蓝19(RB19)和甲基橙(MO)。发现有机染料橙黄II(AO7)可经水热法直接生成具有强绿色荧光的石墨烯量子点。该石墨烯量子点溶液作为检测金属离子的荧光探针有显著的效果，能够在30 s内对水中的金属离子Fe³⁺做到快速响应。

技术领域

本发明涉及本发明提供了一种从有机染料直接制备石墨烯量子点的方法及应用，为水中有机染料的无污染降解及重新利用提供了全新的解决方案。属于环境保护及纳米材料领域。

背景技术

在过去的几十年里，由于全球淡水危机和工业废水污染问题的异常增长，水处理引起了人们的广泛关注。有机化合物染料，如橙黄II (AO7)，亚甲基蓝(MB)，活性蓝19(RB19)和甲基橙(MO)等来自各种来源，包括工业废水和染料废水，是严重的水体污染物。除此之外，重金属离子对水资源的污染也无法忽视。这些有机有害物质及重金属离子毒性很高，即使浓度很低，也会对人类健康和生态系统造成相当大的损害和威胁，应通过科学的技术方法从水及时检测并将其清除。

发明内容

为了解决这些问题，本发明提供了一种从有机染料直接水热法制备石墨烯量子点及利用石墨烯量子点选择性检测水中金属离子的方法。与传统的采用高级氧化技术降解有机染料相比，直接水热法无需额外添加催化剂及氧化剂，更重要的是其产物为附加值更高的石墨烯量子点。

石墨烯量子点由于其量子限域和边缘效应，呈现出独特的光学和电子性质，具有更小的尺寸和更强的光致发光活性，越来越受到人们的关注。可以应用于许多领域，如光伏设备、细胞成像、药物递送、传感、荧光探针等应用。

现有技术中用有机染料直接水热法制备石墨烯量子点的方法尚未见报道；利用有机染料直接水热法得到的石墨烯量子点作为检测金属离子的荧光探针也尚未报道。所制备的石墨烯量子点荧光强度高、发光明显、对金属离子Fe³⁺的检测能够在30 s内显著响应，在荧光探针方面有广阔的应用前景。

针对上述技术问题，本发明提供了一种从有机染料直接制备石墨烯量子点的方法，所制备的石墨烯量子点可以发出强绿色荧光，具有优异的水溶性、荧光稳定性；同时发现该石墨烯量子点对金属离子Fe³⁺的检测能够在30s内显著响应，在荧光探针方面有广阔的应用前景。

所述其从有机染料制备石墨烯量子点的方法，具体步骤如下：

将有机染料橙黄II置于水热反应釜中，在温度为190-240℃下，水热反应时间为8-16 h，反应后的溶液离心过滤后即得到石墨烯量子点溶液。

有机染料橙黄II的质量浓度为1-5 mg/mL。

本发明的技术应用是采用从有机染料制备的石墨烯量子点用作荧光探针检测水中金属离子，具体是选择性检测水溶液中金属离子Fe³⁺，步骤如下：

步骤1：取制备的石墨烯量子点溶液，补加去离子水至浓度为0.05-4 mg/mL；

步骤2：吸取金属离子水溶液（所述的金属离子水溶液包括Fe³⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Cr³⁺、Ca²⁺、Al³⁺、Na⁺、Cu²⁺、K⁺、Zn²⁺，浓度为8 mmol/L）直接加入到步骤1溶液中，摇晃10-30s；

步骤3：取步骤2中溶液于石英比色皿中，在荧光分光光度计上检测溶液荧光强度值，并与不加金属离子的量子点溶液（Blank）的荧光强度做对比。