一种基于香樟树落叶的生物质碳纳米片的制备方法和应用

本发明涉及香樟树落叶的应用，特别涉及一种基于香樟树落叶为原料的生物质碳纳米片的制备方法，以及基于该生物质碳纳米片为荧光探针的应用。

背景技术：

1、碳纳米片是一类具有二维超薄片状结构的碳纳米材料，水平尺寸超过100nm或几个微米甚至更大，厚度仅有单个或几个原子。碳纳米片活性位点丰富，化学稳定性、机械强度高，电导率和质量传输速率超高，在生物学、化学、力学、光学和电学等领域中有巨大的应用价值。制备方法主要对含碳材料的机械剥离、化学试剂氧化还原、化学气相沉积、水热合成、电化学剥离等。但这些方法处理条件苛刻，工艺繁琐，易造成环境问题。生物质碳纳米片利用天然生物质构象制备高比表面的碳基材料，原料来源广泛，成本低廉，具有环境友好的特点。不断探索生物质原料、简化制备工艺、优化性能及拓宽应用领域仍有待积极探索。

2、铁是维持生命体健康的重要微量元素，在化学催化、污水处理、电子元件、生命健康等领域发挥着重要作用。然而摄入过量的铁对生命体具有潜在的危害，可导致呕吐、腹泻、免疫力下降、干扰胰岛素分泌、诱发脏器损伤甚至癌变等。我国强制执行的生活饮用水卫生标准中铁的限量为≤0.3mg/l，当水中铁含量超标时会出现铁腥味，因此加强饮用水中铁的检测是十分必要的。现有的主要检测方法有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法、电化学法和比色分析法等，尽管这些方法灵敏度高、检测限低，但具有依赖大型精密仪器、样品制备和操作过程繁琐等缺点。因此，亟待开发一种操作简便、轻巧便携、灵敏度高的检测方法。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种天然生物质资源香樟树落叶的应用，还提供一种基于天然生物质资源香樟树落叶为碳源，色氨酸修饰的环境友好型生物质碳纳米片camlt的制备方法和及其应用。制备得到的生物质碳纳米片camlt在饮用水中fe3+的快速检测方法的建立中具有较好的特异性。

2、本发明提供的一种香樟树落叶的应用，用于制备饮用水中fe3+的快速检测敏感响应元件的生物质碳纳米片。

3、本发明提供的一种基于香樟树落叶的生物质碳纳米片的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)将香樟树落叶去杂去污后恒温条件下烘干至恒重后，粉碎、研磨后过筛，收集得到香樟树叶干粉；

5、(2)将香樟树叶干粉与色氨酸按一定比例置于去离子水中，在恒定水浴温度条件下超声均质，得混合物分散液；香樟树叶干粉、色氨酸与去离子水的质量比为1：(0.3-0.9)：100；色氨酸的添加对于产物生物质碳纳米片camlt具有显著的荧光增强效果，为camlt结构提供丰富的n元素，加强与fe3+结合程度，色氨酸的添加比例大于0.9浪费资源，小于0.3达不到理想效果。

6、(3)将制备得到的混合物分散液在不锈钢反应釜中进行水热反应，将得到的产物经过滤、冻干获得生物质碳纳米片。

7、进一步的，步骤(1)中，烘干条件为将香樟树落叶置于50-60℃恒定温度下的鼓风干燥箱中烘干至恒重，粉碎、研磨后过100目筛收集香樟树叶干粉。

8、进一步的，步骤(2)中，恒定水浴温度条件为50-60℃，超声均质时间为0.5-1h。

9、进一步的，步骤(3)中，将步骤(2)制备得到的混合物分散液转移到对位聚苯内衬的不锈钢反应釜中进行水热反应，水热反应条件为225℃，反应时间4-5h；待反应完成后冷却至室温取出，将得到的产物经0.22μm微孔滤膜过滤、冻干得到基于香樟树落叶的氮掺杂生物质碳纳米片camlt。

10、本发明还提供上述制备方法制得的生物质碳纳米片camlt的应用，作为敏感响应元件用于饮用水中fe3+的快速检测。

11、进一步的，生物质碳纳米片camlt在饮用水中fe3+快速检测方法中的应用，包括如下步骤：

12、将制备得到的生物质碳纳米片原液按1:100比例稀释，用移液枪移取，分别与系列浓度梯度的fe3+标准溶液充分混匀制备反应体系，震荡反应一定时间，分别测定不同浓度fe3+的荧光强度；同时用等体积的去离子水代替fe3+标准溶液，制备空白反应体系，在相同操作条件下做空白实验，并测得空白反应体系的荧光强度；以fe3+浓度为横坐标，荧光强度为纵坐标绘制标准曲线；将生物质碳纳米片稀释液与待测样品溶液以体积比1:9的比例混合，漩涡震荡反应1～120min，根据标准曲线计算得到待测样品中fe3+浓度。

13、进一步的，所述的系列浓度梯度的fe3+标准溶液浓度分别为0.5μmol/l，0.6μmol/l，0.7μmol/l，0.8μmol/l，0.9μmol/l。

14、根据上述生物质碳纳米片camlt在饮用水中fe3+快速检测方法中的应用，基于香樟树落叶制备的生物质碳纳米片camlt能够用于制备饮用水或食品中fe3+的检测试剂或产品。

15、本发明的有益效果：

16、本发明制备方法以环境生物质资源香樟树落叶为原料，以色氨酸为修饰物，通过一步水热法制备碳纳米片camlt。依照本发明方法制备的生物质碳纳米片荧光稳定性强，在360nm处的紫外波长激发下具有蓝色荧光特征。基于本发明制备的碳纳米片荧光猝灭程度与fe3+浓度变化构建了一种高灵敏的检测方法，能够用于饮用水中fe3+的可视化快速检测。本发明制备的碳纳米片原料来源广泛，制备工艺简单，同时为环境生物质资源的有效利用提供了新思路。所制备的碳纳米片camlt在实际样品检测中对fe3+的可视化检测具有较好的选择性和灵敏度，具有较强的抗干扰能力，在饮用水及食品质量安全检测中具有广泛的应用前景。

技术特征：

1.一种基于香樟树落叶的生物质碳纳米片的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于香樟树落叶的生物质碳纳米片的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，烘干条件为将香樟树落叶置于50-60℃恒定温度下的鼓风干燥箱中烘干至恒重，粉碎、研磨后过100目筛收集香樟树叶干粉。

3.根据权利要求1所述的一种基于香樟树落叶的生物质碳纳米片的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，恒定水浴温度条件为50-60℃，超声均质时间为0.5-1h。

4.根据权利要求1所述的一种基于香樟树落叶的生物质碳纳米片的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，将步骤(2)制备得到的混合物分散液转移到对位聚苯内衬的不锈钢反应釜中进行水热反应，水热反应条件为225℃，反应时间4-5h；待反应完成后冷却至室温取出，将得到的产物经0.22μm微孔滤膜过滤、冻干得到基于香樟树落叶的氮掺杂生物质碳纳米片camlt。

5.一种基于香樟树落叶的生物质碳纳米片camlt，其特征在于：根据权利要求1-4任一所述的制备方法制得。

6.根据权利要求5所述的一种基于香樟树落叶的生物质碳纳米片camlt的应用，其特征在于：作为敏感响应元件用于饮用水中fe3+的快速检测。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：生物质碳纳米片camlt在饮用水中fe3+快速检测方法包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述的系列浓度梯度的fe3+标准溶液浓度分别为0.5μmol/l，0.6μmol/l，0.7μmol/l，0.8μmol/l，0.9μmol/l。

9.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：基于香樟树落叶制备的生物质碳纳米片camlt用于制备饮用水或食品中fe3+的检测试剂或产品。

10.香樟树落叶的应用，其特征在于：用于制备饮用水中fe3+的快速检测敏感响应元件的生物质碳纳米片。

技术总结
本发明涉及香樟树落叶的应用领域，特别涉及一种基于香樟树落叶的生物质碳纳米片的制备方法和应用，本发明制备方法以环境生物质资源香樟树落叶为原料，以色氨酸为修饰物，通过一步水热法制备碳纳米片CamLT。制备的生物质碳纳米片荧光稳定性强，在360nm处的紫外波长激发下具有蓝色荧光特征。碳纳米片荧光猝灭程度与Fe<supgt;3+</supgt;浓度变化构建了一种高灵敏的检测方法，能够用于饮用水中Fe<supgt;3+</supgt;的可视化快速检测。本发明制备的碳纳米片原料来源广泛，制备工艺简单，同时为环境生物质资源的有效利用提供了新思路；在实际样品检测中对Fe<supgt;3+</supgt;的可视化检测具有较好的选择性和灵敏度，具有较强的抗干扰能力，在饮用水及食品质量安全检测中具有广泛的应用前景。

技术研发人员：徐琳琳,钟晓玥,牧凡,付雪涵凌,陈亮亮,张迪羽
受保护的技术使用者：滁州学院
技术研发日：
技术公布日：2024/11/28