[发明专利]一种基于红光碳量子点的荧光探针及其在乙醇-水体系中对乙醇浓度的检测应用

说明书

一种基于红光碳量子点的荧光探针及其在乙醇‑水体系中对乙醇浓度的检测应用，属于荧光探针技术领域。本发明是以对苯二胺作为碳源，柠檬酸作为还原剂，采用一步水热法制备碳量子点，其发射峰位于红光区域，并且能够长时间稳定储存。该碳量子点能够快速、简便、高效地识别检测乙醇‑水体系中的乙醇浓度，通过增加乙醇的含量，碳量子点的发射峰蓝移且荧光强度逐渐增强。结果发现：当乙醇的浓度在20％‑80％范围内时，碳量子点的发光强度和乙醇的浓度之间有较好的线性关系。与此同时，该碳量子点也能用于检测水中低浓度的乙醇，检测限为1.5％，可以用于对乙醇浓度的荧光检测和对乙醇浓度的可视化检测。

技术领域

本发明属于荧光探针技术领域，具体涉及一种基于红光碳量子点的荧光探针及其在乙醇-水体系中对乙醇浓度的检测应用。

背景技术

乙醇是医疗单位和家庭药箱的必备药品，是最常用的外用制剂之一，不同浓度的乙醇具有完全不同的功用。例如，95％的乙醇可被用做燃料，70％-75％的乙醇可用于灭菌消毒，40％-50％的乙醇可用于预防褥疮，而25％-50％的乙醇可用于物理退热等。此外，乙醇也是饮用酒的重要组成部分，有研究显示：在中国每年由于酒后驾车引发的交通事故高达数万起；而且，交通死亡事故中的50％以上都与酒后驾车有关。因此，对乙醇的检测意义重大且十分必要。开发新型、高灵敏乙醇响应的荧光探针具有重要的科学意义和应用需求。

作为一种新型的零维碳基纳米材料，碳量子点(CDs)近年来引起了科学界的广泛关注。与传统的半导体量子点和有机荧光染料相比，碳量子点具有许多优异的性质。其优越的光学性质、低毒性、良好的生物相容性和较强的化学惰性促使这些碳量子点被广泛用于识别传感、生物成像、药物传递、太阳能电池开发等多个领域^[1-5]。然而，碳量子点在实际应用中存在一些问题也不容忽视。例如，大多数已报道的碳量子点常显示蓝色荧光，这极大地限制了碳量子点的应用和发展。因此，亟待优化碳量子点的制备工艺，以采用绿色、便捷的制备方法来开发具有红色发光的碳量子点。

本发明选用对苯二胺(PPD)作为碳源、柠檬酸(CA)作为还原剂，合成了具有红色发光特性的碳量子点，并利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)以及透射电子显微镜(TEM)对其结构和形貌进行了表征。该碳量子点对乙醇-水溶液中不同浓度的乙醇能快速、高效的产生荧光识别，且可在两个不同浓度区间内定量检测乙醇的浓度。

发明内容

本发明提供了一种能够快速、简便、高效识别乙醇浓度的基于红光碳量子点的荧光探针及其在乙醇-水体系中对乙醇浓度的检测应用，该荧光探针可以在乙醇-水体系中对乙醇浓度荧光检测和对乙醇浓度可视化检测中得到应用。该荧光探针是以对苯二胺(PPD)为碳源、柠檬酸(CA)为还原剂，在高温高压的条件下通过一步水热法直接制备获得，该荧光探针的最佳激发波长是500nm，发射波长为620nm，在紫外灯(365nm)的照射下该荧光探针发红光。进一步，我们将该荧光探针用于乙醇-水体系中乙醇浓度的检测：通过增加乙醇的浓度，荧光探针的发射峰蓝移且荧光强度逐渐增强。结果发现：当乙醇的浓度在20％-80％范围内时，荧光探针的发光强度和乙醇的浓度之间有较好的线性响应(R²＝0.997)，线性方程为：F＝2.79413[Ethanol]+14.30169。并且，当降低乙醇浓度以后其还可以在更低浓度范围内检测乙醇(R²＝0.999)；当乙醇浓度为0-20％时，其线性响应方程为F＝3.07887[Ethanol]+42.09551，其对乙醇的检测限为1.5％。

如图1所示，本发明所述的基于红光碳量子点的荧光探针是由如下方法制备得到：称取0.01～0.03g对苯二胺溶于10mL水中，充分溶解后，加入8～15mL、1mM柠檬酸水溶液，再于室温下搅拌8～15min；然后转移到聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中，在170～190℃下反应8～15h，从而得到本发明所述的基于红光碳量子点的荧光探针溶液。

附图说明

图1：以对苯二胺和柠檬酸作为原料制备荧光探针溶液的合成路线示意图。