[发明专利]一种用于检测铁离子的碳点基纳米复合物的制备方法及应用

说明书

本发明涉及碳量子点领域，具体涉及一种用于检测铁离子的碳点基纳米复合物的制备方法及应用。该碳点基纳米复合物的制备包括：1)尿素和聚丙烯酸在水中于180～220℃下进行水热反应，然后经透析和冷冻干燥处理，得到碳点；2)将碳点和三聚氰胺在水中于140‑160℃下反应，离心除杂，干燥，得到碳点基纳米复合物。采用上述方法制备的碳点基纳米复合物，在水环境中表现出优异的磷光余晖性质，可用于磷光法检测水环境中铁离子，提供具有检测限低、准确度高的检测结果。

技术领域

本发明涉及碳量子点(碳点，N-CDs)领域，具体涉及一种用于检测铁离子的碳点基纳米复合物的制备方法及应用。

背景技术

铁离子参与各种代谢过程，比如氧的摄取、氧的转运、电子转移等，因此其对几乎所有生物都很重要。但是生物体内积聚过多的铁离子则会导致组织损伤、器官衰竭等，最终导致死亡。因此，高效、灵敏地检测铁离子有着重要意义。

检测铁离子的方法有电化学伏安法、比色法、原子吸收、发射光谱法等等，然而这些方法存在着一定的缺点，比如样品预处理时间较长、所需试剂昂贵、运行时间长、灵敏性不高等。荧光检测法具有操作简便、灵敏度高等优点。与荧光法检测小分子相比较，磷光检测法可以有效地减少实际样品的自身荧光背景和散射光的影响，同时也有着长寿命和长波长发射等优点。

碳点是一种新型的荧光纳米材料，与有机荧光染料相比，具有光稳定性好、耐光漂白、发射波长和激发波长可调控等优点。目前也已出现利用碳点来实现某些金属离子的荧光检测的相关报道。但在磷光检测时，N-CDs在水溶液中因溶解氧及溶剂松弛作用，其磷光很容易发生淬灭作用，从而限制了在水溶液中的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于检测铁离子的碳点基纳米复合物的制备方法，所得纳米复合物适用于水相中铁离子的磷光检测，具有检测限低、准确度高的特点。

本发明的第二个目的在于提供上述碳点基纳米复合物的应用。

为实现上述目的，本发明的用于检测铁离子的碳点基纳米复合物的制备方法的技术方案是：

一种用于检测铁离子的碳点基纳米复合物的制备方法，包括以下步骤：

1)尿素和聚丙烯酸在水中于180～220℃下进行水热反应，然后经透析和冷冻干燥处理，得到碳点；尿素和聚丙烯酸的质量比为(0.2～0.9):(0.1～0.5)；

2)将碳点和三聚氰胺在水中于140-160℃下反应，离心除杂，干燥，得到碳点基纳米复合物；所述碳点和三聚氰胺的质量比为(2～30)：(500～5000)。

采用上述方法制备的碳点基纳米复合物，在水环境中表现出优异的磷光余晖性质，可用于磷光法检测水环境中铁离子，提供具有检测限低、准确度高的检测结果。

优选的，步骤1)中，所述水热反应的时间为8～12h。

优选的，步骤2)中，所述反应的时间为1.5～3h。

步骤1)中透析在透析袋中进行，为获得更好的纯化效果，优选的，所述透析的截留分子量为3000Da。

本发明的碳点基纳米复合物的应用的技术方案是：

上述制备方法得到的碳点基纳米复合物在检测水相中铁离子方面的应用。

经实验证明，上述碳点基纳米复合物可利用荧光法和/或磷光法检测水相中铁离子，检测结果具有灵敏度和准确度高的特点。

优选的，在检测水相中铁离子时，包括采用磷光法检测铁离子的步骤。

优选的，在检测水相中铁离子时，包括采用荧光法检测铁离子的步骤。

上述碳点基纳米复合物，具有荧光/磷光双模式发射特性，将其应用于检测铁离子的检测，可提供更准确更可靠的检测结果。