氨基醇功能化碳点及制备方法和其在测定铜离子中的应用_2

文档序号:9501451阅读:来源:国知局
不同浓度的铜离子得到体系内一系列浓度。室溫振摇均匀,反应一段 时间后观察双缩脈反应蓝紫色复合物的形成,并将所得溶液离屯、取上清液进行紫外测定, 检测波长为540nm。
[0034] 样品测定:选择湖水和自来水两种水样。样品测定前,需对湖水进行简单的预处 理,用0.45μm滤膜抽滤去除湖水中固体杂质,自来水无需任何预处理。取100μL纯化的 碳点与800μL PBS溶液化Olmol L1,抑=10.5)混合,振摇均匀W形成碱性环境后,加入 100μL水样,对照组加入100μL去离子水,反应500s后按上述中的巧光检测方法测定水样 中铜离子的浓度。
[0035] 本方法制备的氨基醇功能化碳点用于巧光检测铜离子,其检测限化imit of detection, LOD)可达到3. 2nmol L1(S=3 σ),与已知文献相比,具有更宽的线性范围 (0. 01-1,1-100μmol L1)。具有灵敏度高、选择性好、响应快速、稳定性良好等特点,可实现 复杂基质中铜离子的高效、灵敏和实时检测。此外,由于碱性条件下铜离子与氨基醇独特的 双缩脈反应,可实现具有Immol L1的检测限的可视检测。
[0036] 本发明的有益效果:
[0037] 1、本发明采用水热法首次^心苯丙氨醇为碳源,集成合成与表面修饰,一步制备 氨基醇功能化碳点。与传统的表面修饰碳点方法相比,本发明中制备的氨基醇功能化碳点 为首次合成,一步合成与修饰,简化了制备方法。
[003引2.本发明制备的碳点为N渗杂碳点,无需表面纯化即可得到较高的量子产率。
[0039] 3.通过控制水热碳点的时间,可得到不同量子产率的碳点。
[0040] 4.碱性条件下铜离子与碳点表面的氨基醇产生特异性的双缩脈反应,使碳点发生 团聚,产生巧光巧灭。
[0041] 5.与其他氨基修饰的碳点相比,本文制备的碳点的氨基醇可与铜离子在碱性条件 下产生双缩脈反应形成蓝紫色络合物,可实现铜离子可视化检测。建立一种可视化、简便的 铜离子检测方法。
[0042] 6.打破了无法在碱性条件下有效巧光检测铜离子的局限,进一步拓宽了铜离子巧 光检测的抑范围。
[00创 7.制备的碳点选择性高,灵敏度好,具有较好的稳定性与重复性。
【附图说明】
[0044]图1是氨基醇功能化碳点的紫外光谱图和巧光发射光谱图。 W45] 内插图中,(a)为自然光下碳点溶液;化)为365nm紫外灯下碳点溶液
[0046]图中,1为氨基醇功能化碳点的紫外光谱图,2为巧光发射光谱图。
[0047] 从紫外可见吸收光谱图中可W看到碳点在257nm波长处有共辆C=C键31 - 31 * 电子转移产生的明显吸收峰,且吸收带边缘延长到400nm,表明纳米碳的形成。内插图为碳 点溶液分别在可见光和紫外光(365nm)下的照片,在可见光下碳点溶液澄清透明,在紫外 灯照射下则发出明显的亮蓝色巧光,进一步证明碳点的成功制备。
[0048] 图2是氨基醇功能化碳点在不同激发波长(310-380nm)下的巧光发射光谱图
[0049]由碳点的巧光发射光谱图可知,碳点在340nm激发波长下所得发射峰在可见光区 420nm处。对碳点用不同的激发波长(310-380nm)进行激发,发现碳点类似于其他巧光碳材 料也具有激发光依赖的巧光特性。随着激发波长的增大,碳点的发射光谱逐渐红移并伴随 巧光强度的改变,运种现象可能与碳点的能量陷阱发射和电子共辆结构相关。
[0050]图3是k苯丙氨醇和氨基醇功能化碳点的红外光谱图
[0051] 图中,(a)为k苯丙氨醇;化)为氨基醇功能化碳点
[0052] 红外光谱图中,可W观察到一系列k苯丙氨醇和碳点共同的特征峰,3000cm1和 3500cm1处吸收峰对应-0H和-畑2伸缩振动峰;2922cm1和2854cm1处吸收峰对应-邸2-伸 缩振动峰;1574cm1和1446cm1处吸收峰则对应苯环C=C伸缩振动峰。在图3 (a)中, 1436cm1处的吸收峰为C-N伸缩振动。
[0053] 图4是氨基醇功能化碳点的拉曼光谱图。
[0054] 碳点的拉曼光谱在1343和1592cm1处出现两个明显的吸收峰,分别对应D峰和G 峰,D峰产生于无序石墨或玻碳的终止面上悬挂键的碳原子振动,G峰则对应石墨的Ezg振 动模式,与石墨二维六角晶格中SP2杂化碳原子振动相关,反映分子中芳香结构平面上C-C 间的振动。通常用D峰和G峰的强度比(1。/%)来衡量碳的无序程度和spVsp2的比例。由 图可知,碳点的Id/%值约为1. 096,可能与心苯丙氨醇的热解过程中产生的碳点的结构缺 陷有关,如SP2杂化碳原子位点上的含氧官能团(C-0,C= 0),及产生的晶格空位和SP3杂 化碳原子。 阳化5] 图5是干扰金属离子与铜离子巧光巧灭效率对比图。
【具体实施方式】
[0056]药品和试剂:硫酸铜(化S〇4,上海新宝精细化工厂),氨氧化钢(化0H)(国药集团 化学试剂有限公司),k苯丙氨醇化-phenylalaninol)、硫酸奎宁(如ininesul化te)、透 析膜(MWC0:500)(阿拉下试剂中国有限公司),憐酸二氨钢(NaH2P〇4-2H2〇,南京化学试剂 有限公司),憐酸氨二钢(Na2HP〇4 · 12&0,上海凌峰化学试剂有限公司),实验用水为二次蒸 馈水,0.Olmol·L1胞2册〇4· 12&0和0.Olmol·L1NaH2P〇4· 2&0溶液配制不同抑的憐酸 盐缓冲溶液(phosphatebufferedsolution,PB巧。
[0057] W下通过具体实施例说明本发明,但本发明并不仅仅限定于运些实施例。 阳05引实施例1
[0059] (1)碳点的制备:〇.〇5gk苯丙氨醇首先分散在6mL去离子水中,用0.ImolLi 化OH溶液调节抑至7. 5,超声20min使k苯丙氨醇均匀分散得到混悬液。随后,混悬液转 移至聚四氣乙締内衬的高压蓋中,氮气除氧lOmin后,150°C加热(即水热碳化)6h。冷却 至室溫,加入8血去离子水复溶,得到碳点溶液。溶液1000化pm离屯、20minW去除大沉淀 物,离屯、所得上清液用分子量截留500D的透析袋透析2地,纯化的碳点(即氨基醇功能化碳 点)室溫保存。 W60] 似巧光传感过程:取纯化的碳点200 μL,与600 μL0.0 lmolL1的PBS溶液(pH =8. 5)混合,振摇均匀W形成碱性环境。
[0061] 进行测定时,加入铜离子溶液或含铜水样,室溫振摇均匀,反应200s后进行巧光 测定,激发波长为340nm。 阳06引做紫外传感过程:取纯化的碳点100 μ L,与0.1mol L1化0H溶液混合,振摇均匀 W形成碱性环境。二者质量浓度比例为1:1。
[0063] 进行测定时,加入铜离子溶液或含铜水样,室溫振摇均匀,反应200s后观察双缩 脈反应蓝紫色复合物的形成并进行紫外测定。
[0064] 实施例2
[00化](1)碳点的制备:〇. 05gk苯丙氨醇首先分散在8mL去离子水中,用0.ImolL1 化OH溶液调节抑至8. 5。超声30min使k苯丙氨醇均匀分散得到混悬液。随后,混悬液 转移至聚四氣乙締内衬的高压蓋中,氮气除氧30min后,160°C加热(即水热碳化)她。冷却 至室溫,加入lOmL去离子水复溶,得到碳点溶液。溶液1000化pm离屯、30minW去除大沉淀 物。为进一步纯化碳点,离屯、所得上清液用分子量截留500D的透析袋透析2地。纯化的碳 点(即氨基醇功能化碳点)室溫保存。
[0066] 似巧光传感过程:取纯化的碳点200 μL,与700 μL0.0 lmolL1的PBS溶液加 =9. 0)混合,振摇均匀W形成碱性环境。
[0067] 进行测定时,加入铜离子溶液或含铜水样。室溫振摇均匀,反应300s后进行巧光 测定,激发波长为340nm。 W側 做紫外传感过程:取纯化的碳点150μL,与0.ImolL1化0H溶液混合,振摇均匀 W形成碱性环境。二者质量浓度比例为1.5:1。
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