一种利用荧光碳点探针检测重铬酸钾的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及重铬酸钾的检测。更具体地说，本发明涉及一种利用荧光碳点探针检测重铬酸钾的方法。
【背景技术】
[0002]重铬酸钾是一种有毒且有致癌性的强氧化剂，室温下为橙红色固体。它被国际癌症研宄机构(IARC)划归为第一类致癌物质，而且是强氧化剂，在实验室和工业中都有很广泛的应用。重铬酸钾主要在化学工业中用作生产铬盐产品如三氧化二铬等的主要原料；火柴工业用作制造火柴头的氧化剂；搪瓷工业用于制造搪瓷瓷釉粉，使搪瓷成绿色；玻璃工业用作着色剂；印染工业用作媒染剂；香料工业用作氧化剂等；另外，它还是测试水体化学耗氧量(COD)的重要试剂之一。酸化的重铬酸钾遇酒精由橙红色变灰绿色，以检验司机是否酒后驾驶，或化学生物中检验是否有酒精生成。实验室中废弃的重铬酸钾溶液绝对不允许直接排放，而是需要将其送至专业处理公司进行处理。重铬酸钾中正六价的铬元素有很强的毒性进入人体的铬被积存在人体组织内，代谢和被清除的速度缓慢。因此，重铬酸钾的分析检测显得尤为重要。迄今为止，重铬酸钾的检测方法主要有氧化还原滴定法，但这种方法有前处理过程繁琐和分析时间长等不足。因此，建立简单、快速且灵敏度高的重铬酸钾检测新方法逐渐引起人们的关注并成为研宄重点。
[0003]近年来，荧光碳点是继富勒烯、碳纳米管及石墨烯之后最热门的碳纳米材料之一。这种纳米材料克服了传统量子点的某些缺点，不仅具有优良的光学性能与小尺寸特性，而且具有良好的生物相容性，易于实现表面功能化，在生化传感、成像分析、环境检测、光催化技术及药物载体等领域具有很好的应用潜力。但迄今为止，将碳点荧光探针用于重铬酸钾检测的相关报道仍未见。
【发明内容】
[0004]本发明针对上述问题，提供了一种荧光碳点探针检测重铬酸钾的新方法，该方法操作简单、检测快速且灵敏度高，能进行溶液中重铬酸钾的高灵敏识别。
[0005]本发明的一个目的是研宄了荧光碳点的新应用。
[0006]本发明还有一个目的是通过利用重铬酸钾猝灭碳点荧光的特性，建立了一种简单、快速且灵敏度高的重铬酸钾检测新方法。
[0007]本发明还有一个目的是采用微波加热合成了荧光碳点，制备的荧光碳点探针细胞毒性低、生物相容性好、荧光强度高、荧光稳定性好，操作简单，原料易得且价格便宜，反应条件温和可以调控，所得荧光碳点产率较高，解决的现在荧光碳点制备方法因工艺和原料限制无法规模化生产且获得碳点荧光产率较低的问题，该荧光碳点可用于金属离子检测、生物标记、生物影像等。
[0008]为此，本发明提供了一种利用荧光碳点探针检测重铬酸钾的方法，包括:
[0009]制备荧光碳点探针；以及
[0010]配制荧光碳点探针和样品溶液的混合溶液，通过荧光猝灭法检测所述混合溶液中重铬酸钾的浓度。
[0011]优选的是，其中，包括以下步骤:
[0012]步骤1、制备荧光碳点探针；
[0013]步骤2、取不同体积的重铬酸钾原液，并向其中分别添加相同体积的荧光碳点探针及不同体积的缓冲溶液，得到一系列等体积不同浓度的标准溶液，并分别检测所述标准溶液的荧光强度，得到标准溶液的荧光光谱图；
[0014]步骤3、以所述荧光光谱图中重铬酸钾浓度为零的标准溶液的荧光强度与所述荧光光谱图对应的每份标准溶液的荧光强度的差值为纵坐标，以所述荧光光谱图对应的每份标准溶液中重铬酸钾的浓度为横坐标绘制标准曲线并计算线性关系；
[0015]步骤4、按照所述步骤2的方法检测荧光碳点和待检测溶液的混合溶液的荧光强度，将所述重铬酸钾浓度为零的标准溶液的荧光强度与所述混合溶液的荧光强度的差值代入到所述线性关系中，计算待检测溶液中重铬酸钾的浓度。
[0016]优选的是，其中，所述一系列等体积不同浓度的标准溶液中荧光碳点与所述标准溶液的体积比为1: 150。
[0017]优选的是，其中，所述不同浓度标准溶液中荧光碳点的体积为20 μ L。
[0018]优选的是，其中，应用所述标准曲线检测待检测溶液中重铬酸钾的浓度时，所述荧光碳点体积与所述混合溶液的体积之比为1: 150。
[0019]优选的是，其中，所述步骤I中的荧光碳点是采用微波合成法以聚乙二醇1500、甘油和丝氨酸为原料制备的，其具体步骤为:
[0020]步骤1.1、将1.0g的聚乙二醇1500和15mL甘油搅拌后置于微波反应器中140°C高温反应15min ；
[0021]步骤1.2、将步骤1.1中的样品冷却到50°C时加入1.0g的丝氨酸，继续升温至180°C微波反应1min ；
[0022]步骤1.3、将步骤1.2中制得的样品注入剪切分子量1000的透析袋中透析24小时后，得到300mL的透析液；
[0023]步骤1.4、将所述透析液在60°C恒温的条件下旋转蒸发一个小时，最后得到260mL
荧光碳点。
[0024]优选的是，其中，所述标准溶液和所述混合溶液的pH值为4.5。
[0025]优选的是，其中，所述缓冲溶液为磷酸盐缓冲溶液。
[0026]优选的是，其中，所述荧光检测的激发波长为375nm。
[0027]优选的是，其中，对样品溶液进行预处理操作获得所述步骤4中的待检测溶液，具体步骤为:
[0028]步骤4.1、将铜萃取剂加入到pH为3的重铬酸钾样品溶液中，充分震荡，使其充分混合，其中，所述重铬酸钾样品溶液中含有干扰离子铜离子；
[0029]步骤4.2、对步骤4.1中的铜离子的混合溶液进行离心分离，分离后的混合液分成上下两层；
[0030]步骤4.3、用微量进样器取步骤4.2中离心后的下层液体，并进行原子发射光谱分析，确定所述重铬酸钾样品溶液中铜离子的剩余浓度；
[0031]步骤4.4、如果步骤4.3中所述重铬酸钾样品溶液中铜离子的剩余浓度低于1.0 X 10-4mol/L，则获得重铬酸钾待检测溶液，按照所述步骤4的方法确定所述重铬酸钾待检测溶液中重铬酸钾的含量；
[0032]其中所述铜萃取剂为羟基苯烷基酮肟。
[0033]本发明至少包括以下有益效果:本发明将荧光碳点作为探针，利用重铬酸钾猝灭碳点荧光的特性，对重铬酸钾进行检测，检测过程简单方便，灵敏度高、检测限低，可实现实际样品中重铬酸钾的在线原位快速灵敏检测；本发明通过微波反应合成法制备的荧光碳点探针细胞毒性低、生物相容性好、荧光强度高、荧光稳定性好，操作简单，原料易得且价格便宜，反应条件温和可以调控，所得荧光碳点产率较高，解决的现在荧光碳点制备方法因工艺和原料限制无法规模化生产且获得荧光碳点产率较低的问题，该荧光碳点可用于金属离子检测、生物标记、生物影像等。
[0034]本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研宄和实践而为本领域的技术人员所理解。
【附图说明】
[0035]图1为本发明的一个实施例中标准溶液中重铬酸钾与荧光碳点探针反应后，激发波长为375nm时得到的荧光光谱图；
[0036]图2为本发明的标准曲线。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0038]实施例一:
[0039]—、焚光碳点的合成
[0040]微波加热法合成荧光碳点，以聚乙二醇1500、甘油和丝氨酸为原料:将1.0g的聚乙二醇1500和15mL甘油搅拌后置于微波反应器中140°C高温反应15min，待试管冷却到50°C时加入1.0g的丝氨酸，继续升温至180°C微波反应lOmin，将制得的样品注入剪切分子量1000的透析袋中进行透析24小时后进行蒸发浓缩，得到300mL的透析液，将透析液在60°C恒温的条件下旋转蒸发一个小时，最后得到260mL荧光碳点。将上述荧光碳点以硫酸奎宁做标准物质得到其量子产率为13%左右。
[0041]二、绘制标准曲线并建立线性关系
[0042]取不同体积的重铬酸钾原液，并向其中分别添加20 μ L的荧光碳点探针，然后用PH值为4.5的磷酸盐缓冲溶液稀释到3mL，配制一系列等体积不同浓度的标准溶液，其中标准溶液中重铬酸钾的浓度依次为0、5X 10_6mol/L、3X 10_5mol/L和5X 10_5mol/L，其编号分别为 a、b、C、d ;
[0043]用荧光光度计在375nm的激发波长下，分别检测上述标准溶液的荧光强度，得到如图1所示的荧光光谱图，以荧光光谱图中重铬酸钾浓度为零即编号为a的标准溶液的荧光强度与荧光光谱图对应的每份标准溶液的荧光强度的差值为纵坐标，以荧光光谱图对应的每份标准溶液中重铬酸钾的浓度为横坐标绘制如图2所示的标准曲线，从而得出荧光碳点的荧光强度差值与重铬酸钾浓度之间的线性关系，线性方程Y = 5.94X，R2= 0.999，对重铬酸钾的检测限可达到2.5X10_8mOl/L，用于检测样品溶液中重铬酸钾的浓度。
[0044]三、待检测溶液中重铬酸钾含量的测定
[0045]1、对样品溶液进行预处理得到待检测溶液
[0046]将含有干扰离子铜离子的重铬酸钾样品溶液的pH值调节到3，然后在样品溶液中加入例如羟基苯烷基酮肟的铜萃取剂，充分震荡，使其充分混合，在酸性条件下，通过阳离子置换反应，铜离子将取代铜萃取剂中的氢离子；将混合溶液进行离心分离，分离后的混合液分成上下两层，其中上层为含有铜离子的铜萃取剂层，下层为含有重铬酸钾的水层；用微量进样器取离心后的下层液体，并进行原子发射光谱分析，确定所述重铬酸钾样品溶液中铜离子的剩余浓度，如果铜离子的剩余含量高于1.0