一种茶叶渣提取的碳量子点制备TNP检测试纸的方法与流程

本发明属于材料制备和污染物分析领域，具体涉及一种茶叶渣提取的碳量子点制备tnp检测试纸的方法。

背景技术：

碳量子点是一种新型的碳基零维材料。碳量子点具有优秀的光学性质，良好的水溶性、低毒性、环境友好、原料来源广、成本低、生物相容性好等诸多优点，因此其应用广泛，在医学成像技术、环境监测、化学分析、催化剂制备、能源开发等多个领域都有好的应用前景。自从碳量子点被首次发现以来，人们开发出了许多合成方法，包括电弧放电法、激光销蚀法、电化学合成法、化学氧化法、燃烧法、水热合成法、微波合成法、模板法等。然而这些方法都存在一些不足，例如，包括电弧放电法、激光销蚀法、电化学合成法、化学氧化法、水热合成法、微波合成法、模板法等都需要消耗大量的原料，而且对于设备的要求比较高。近年来，国内外人都希望以煤、生物质等作为原料制备碳量子点，例如印度人以甘蔗渣为原料燃烧后用溶剂处理制备碳量子点，这是以牺牲能源为代价，燃烧也带了环境的污染。本发明利用茶叶渣自然发酵制备具有荧光特性的碳量子点方法既能实现废物利用，又能降低制备过程中的能量消耗和污染，不仅具有经济效益，而且还有良好社会效益。

2,4,6-三硝基苯酚（2,4,6-trinitrophenol），即tnp是一种有毒物质，主要应用于制造炸药、红光硫化黑、酸性染料、皮革助剂、照相药品及农药等方面，它会通过人的口、鼻、皮肤接触等途径进入人体内，引起慢性中毒，严重时会引起末梢神经炎、膀胱刺激症状及肝、肾的损害。由于tnp严重威胁人类健康，所以对tnp的检测变得极其重要。目前检测tnp的方法主要是气相色谱法和比色法，但气相色谱法对仪器要求高；专利cn107312020a公开的一种比色和荧光双响应型tnp检测探针，涉及有机物反应，制备相对比较繁琐。因此，亟待研制一种能快速、简易、低廉检测tnp的试纸，实现tnp检测的可便携性。本发明利用tnp吸收能量的波段与碳量子点发射能量的波段相近，从而可淬灭碳量子点荧光的机理，研制了一种制作方法简便、成本低廉，携带方便，检测快速的tnp快速检测试纸。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对目前现有技术的不足，提供一种茶叶渣提取的碳量子点制备tnp检测试纸的方法，该检测试纸的制备方法绿色环保、步骤简单、成本低廉且效果明显。所获得的碳量子点表现出良好的荧光性质，所制成的tnp检测试纸能快速检测出水中微量的tnp。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种茶叶渣提取的碳量子点制备tnp检测试纸的制备方法：以茶叶渣为原料，在不透光容器中自然发酵后，用碱溶液和水溶性溶剂浸泡，通过真空抽滤瓶抽滤后收集滤液，透析提纯得到碳量子点；将碳量子点滴加在滤纸上，自然晾干后，得到tnp检测试纸。

所述茶叶渣包括白茶、红茶、黑茶、绿茶和黄茶中的一种或几种。

所述不透光容器包括陶瓷罐、锡罐和铝罐中的一种。

所述碱溶液为ph值为9-14的氢氧化钠溶液、氨水溶液、氢氧化钾溶液中的一种或几种，所述的水溶性溶剂为甲醇、乙醇中的一种，碱溶液与水溶性溶剂的质量比为1-3:1，浸泡时间为1~30分钟。

所述透析提纯所用的透析袋为1000~3500分子量，透析时间为1~24小时。

所述滴加在滤纸上的碳量子点，浓度为0.05-0.2克/升，体积为10-30微升。

所述自然发酵为：将泡完茶后废弃的茶叶渣直接放入封闭的不透光容器包括陶瓷罐、锡罐和铝罐中在常温下自然放置发酵1-6周。

本发明的显著优点在于：

1原料易得，废物利用。茶叶渣在日常生活中经常被倒掉，所以，收集起来量大，且可以实现废物的循环使用；

2碳量子点制备工艺简单。不需要反应装置，不要外加能源，发酵过程中不需要添加化学原料，仅是发酵后做一些简单处理即可，而且碳量子点的荧光性能好；

3试纸操作快速便捷。仅需要准备验钞笔、碳量子点及滤纸即可实现tnp的快速检测，而且效果十分明显。

附图说明

图1各种水中污染物滴加在快速检测试纸后在紫外灯照射下滤纸的变化；a)：空白；b)：tnp；c)：正二价锌离子；d)：正二价钴离子；e)：正二价镍离子；f)：负一价次氯酸根离子；g)：负三价磷酸氢根离子；h)：2,4-二硝基苯酚；i)：2,5-二硝基苯酚。

具体实施方式

为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。

实施例1

以黑茶叶渣为原料，将泡完茶后废弃的茶叶渣直接放入封闭的不透光陶瓷罐中自然放置发酵3周后，用ph为11的氨水溶液和乙醇溶液浸泡，氨水溶液和乙醇溶液的质量比为2:1，浸泡时间为1分钟，通过真空抽滤瓶抽滤后收集滤液，用的透析袋为1000分子量，透析时间为24小时透析提纯得到碳量子点；将浓度为0.05克/升，体积为10微升的碳量子点滴加在滤纸上，自然晾干后，得到tnp快速检测试纸。

实施例2

以红茶叶渣为原料，将泡完茶后废弃的茶叶渣直接放入封闭的不透光锡罐中自然放置发酵1周后，用ph为9的氢氧化钠溶液和甲醇溶液浸泡，氢氧化钠溶液和甲醇溶液的质量比为3:1，浸泡时间为15分钟，通过真空抽滤瓶抽滤后收集滤液，用的透析袋为2000分子量，透析时间为12小时透析提纯得到碳量子点；将浓度为0.1克/升，体积为20微升的碳量子点滴加在滤纸上，自然晾干后，得到tnp快速检测试纸。

实施例3

以白茶叶渣为原料，将泡完茶后废弃的茶叶渣直接放入封闭的不透光铝罐中自然放置发酵6周后，用ph为14的氢氧化钾溶液和甲醇溶液浸泡，氢氧化钾溶液和甲醇溶液的质量比为1:1，浸泡时间为30分钟，通过真空抽滤瓶抽滤后收集滤液，用的透析袋为3500分子量，透析时间为1小时透析提纯得到碳量子点；将浓度为0.2克/升，体积为30微升的碳量子点滴在滤纸上，自然晾干后，得到tnp快速检测试纸。

所制得的碳量子点均发蓝色荧光，基本物性数据见表1。

表1碳量子基本物性数据

平均收率=烘干后的量子点质量/干茶叶渣的质量*100%

实施例4

将20ul0.2ppm的水中常见污染物tnp、正二价锌离子、正二价钴离子、正二价镍离子、负一价次氯酸根离子、负三价磷酸氢根离子、2,4-二硝基苯酚和2,5-二硝基苯酚滴在上述实施例1制作的tnp快速检测试纸上并在紫外分析仪（发射波长为365纳米）下观察，同时与空白组，即未滴加任何水中污染物的碳量子点快速检测试纸进行对照，结果见图1。图1结果表明，只有tnp滴入的快速检测试纸上荧光消失（图1b）），而滴入其他污染物及空白组仍具有荧光性；说明tnp能淬灭碳量子点的荧光，该试纸对微量tnp敏感；在验钞笔照射下也发现了同样的现象。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。