基于离子液体新型荧光碳点的一步水热合成及其对磺胺噻唑的检测应用的制作方法

本发明属于荧光碳点纳米材料的合成及磺胺类抗生素的检测识别技术领域，具体涉及基于离子液体新型荧光碳点的一步水热合成及其对磺胺噻唑的检测应用。

背景技术：

磺胺噻唑是一种具有对氨基苯磺酰胺结构的磺胺类抗生素，其被广泛应用于畜禽生产中，主要为防治脑膜炎双球菌、溶血性链球菌和肺炎球菌等病原菌的感染。由于磺胺噻唑在生物体中较难代谢，会通过生物排泄等方式进入环境，在地表水体和土壤等环境介质中，磺胺噻唑均已被检出。研究表明磺胺噻唑会危害人体免疫系统，影响造血功能且具有潜在致癌性，因此开发一种简单、高效、能够迅速检测环境中残留的痕量磺胺噻唑的方法至关重要。

目前较为常用的检测方法如免疫测定法、液相色谱法、毛细管电泳法和液相色谱-质谱联用法等，这些方法存在操作复杂，检测成本高，检测耗时长，灵敏度和特异识别性较差等缺陷，难以直接对环境中残留的磺胺噻唑进行现场实时快速检测。荧光碳点作为一种新兴的荧光碳纳米材料，具有高稳定性、良好生物相容性和环境友好性，可作为高性能纳米荧光探针，迅速实现对目标物的高灵敏度检测分析，能够对环境中残留的磺胺噻唑进行较为准确的检测。

然而目前部分纳米荧光探针存在合成过程复杂、合成成本较高及选择性和灵敏度不高等问题，如何通过简单的合成方法实现高性能荧光探针的制备已成为人们研究的热点。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是提供了一种合成简单且成本低廉的以离子液体为碳源通过一步水热法制备纳米荧光碳点的方法，该方法制得的荧光碳点最佳激发/发射波长分别为284nm和385nm，稳定性好，检测速率快，灵敏度高，对磺胺噻唑具有高选择性识别的性能。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，基于离子液体新型荧光碳点的一步水热合成及其对磺胺噻唑的检测应用，其特征在于具体过程为：以1-烯丙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐为碳源，丙二酸为钝化剂，水为溶剂，于140-220℃一步水热反应合成新型荧光碳点，该新型荧光碳点作为荧光探针具有对磺胺噻唑特异性识别的作用，能够用于高灵敏度识别环境样品中的痕量磺胺噻唑。

本发明所述的基于离子液体新型荧光碳点的一步水热合成及其对磺胺噻唑的检测应用，其特征在于具体步骤为：在高温反应釜中分别加入1-烯丙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、丙二酸和水，于140-220℃高温反应3-12h，所得产物过0.22μm滤膜分离提纯后，收集上清液于棕色瓶中在4℃下低温保存。

进一步优选，所述1-烯丙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐和丙二酸的投料摩尔比为0.2-1.8:0.5-3。

本发明所述的基于离子液体新型荧光碳点的一步水热合成及其对磺胺噻唑的检测应用，其特征在于具体步骤为：在高温反应釜中分别加入1.6650g1-烯丙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、0.7805g丙二酸和10ml纯水，于220℃高温水热反应12h，所得产物经0.22μm滤膜分离提纯后稀释50倍得到荧光碳点备用，将80μl荧光碳点和不同浓度梯度的磺胺噻唑水溶液置于离心管并稀释至2ml，于室温下混合反应2min后，将混合液置于荧光分光光度计中，在激发波长284nm条件下测其荧光强度后计算相应荧光淬灭效果，得其线性范围分别为0.008-10mgl^-1和10-45mgl^-1，检出限为5μgl^-1。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1.本发明首次提出基于离子液体新型荧光碳点的一步水热合成及其对磺胺噻唑的检测应用，制备过程简单、成本低廉，操作方便；

2.本发明制得的荧光碳点稳定性好，检测速率快，灵敏度高，且对磺胺噻唑具有高选择性识别性能；

3.本发明采用1-烯丙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐为碳源制备荧光碳点，能够用于实际环境样品中痕量磺胺噻唑的检测分析。

附图说明

图1是实施例1制得荧光碳点在不同ph下的荧光强度图；

图2是实施例1制得荧光碳点在不同ph下对磺胺噻唑的荧光淬灭效果图；

图3是实施例1制得荧光碳点在室温下对磺胺噻唑的荧光响应线性变化曲线；

图4是实施例1制得荧光碳点在磺胺类抗生素中对磺胺噻唑的选择性识别检测图。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

在高温反应釜中分别加入1.11g1-烯丙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、0.2602g丙二酸和10ml纯水，于220℃高温水热反应12h，所得产物过0.22μm滤膜分离提纯后稀释50倍备用。

实施例2

在高温反应釜中分别加入1.11g1-烯丙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、0.5215g丙二酸和10ml纯水，于180℃高温水热反应12h，所得产物过0.22μm滤膜分离提纯后稀释50倍备用。

实施例3

在高温反应釜中分别加入1.6650g1-烯丙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、0.7805g丙二酸和10ml纯水，于220℃高温水热反应3h，所得产物过0.22μm滤膜分离提纯后稀释50倍备用。

实施例4

在高温反应釜中分别加入1.11g1-烯丙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、1.0406g丙二酸和20ml纯水，于220℃高温水热反应12h，所得产物过0.22μm滤膜分离提纯后稀释50倍备用。

实施例5

在高温反应釜中分别加入1.11g1-烯丙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、0.5215g丙二酸和10ml纯水，于220℃高温水热反应12h，所得产物过0.22μm滤膜分离提纯后稀释50倍备用。

实施例6

在高温反应釜中分别加入0.2220g1-烯丙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、0.7805g丙二酸和10ml纯水，于220℃高温水热反应12h，所得产物过0.22μm滤膜分离提纯后稀释50倍备用。

实施例7

在高温反应釜中分别加入1.6650g1-烯丙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、0.7805g丙二酸和10ml纯水，于220℃高温水热反应12h，所得产物过0.22μm滤膜分离提纯后稀释50倍备用。

实施例8

在高温反应釜中分别加入1.11g1-烯丙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、0.5215g丙二酸和10ml纯水，于140℃高温水热反应12h，所得产物过0.22μm滤膜分离提纯后稀释50倍备用。

实施例9

在高温反应釜中分别加入1.6650g1-烯丙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、0.7805g丙二酸和10ml纯水，于220℃高温水热反应6h，所得产物过0.22μm滤膜分离提纯后稀释50倍备用。

实施例10

各取80μl实施例1-9中制得荧光碳点材料，然后加入60μl摩尔浓度为100mgl^-1磺胺噻唑水溶液，于室温下分别充分混合反应2min、5min、10min、20min、30min后，在荧光分光光度计上测得荧光强度后计算相应的荧光淬灭率(f0-f)/f（其中f0为碳点初始荧光强度，f为加入磺胺噻唑后碳点荧光强度）。实施例1-9中制得的纳米碳点对磺胺噻唑的荧光淬灭率(f0-f)/f分别为：0.420、0.384、0.393、0.406、0.409、0.410、0.460、0.358、0.398，分析结果发现，实施例7所制得的荧光碳点对磺胺噻唑的识别检测具有高灵敏度和准确性。

实施例11

取80μl实施例7所制得的荧光碳点材料，然后分别加入到ph为1-14的水溶液中，于室温下充分混合反应2min，通过荧光分光光度计测定。结果如图1所示，该碳点的荧光强度在ph为3-11之间基本保持不变，表明碳点具有一定的耐酸碱性。

实施例12

取80μl实施例1所制得的荧光碳点材料，然后分别加入到ph为3-11的磺胺噻唑水溶液中，于室温下充分混合反应2min，通过荧光分光光度计测定。结果如图2所示，该碳点对磺胺噻唑的荧光淬灭率在ph为3-11之间基本保持不变，具有较好的稳定性。

实施例13

取80μl实施例1所制得的荧光碳点材料，然后分别加入到0.008mgl^-1、0.01mgl^-1、0.05mgl^-1、0.1mgl^-1、0.5mgl^-1、1mgl^-1、3mgl^-1、5mgl^-1、10mgl^-1、12.5mgl^-1、15mgl^-1、20mgl^-1、25mgl^-1、30mgl^-1、35mgl^-1、40mgl^-1、45mgl^-1的磺胺噻唑水溶液中，于室温下充分混合反应2min，通过荧光分光光度计测定。结果如图3所示，碳点荧光淬灭率(f0-f)/f随磺胺噻唑浓度的升高而变大。

实施例14

取80μl实施例1所制得的荧光碳点材料，然后分别加入浓度为0.01mgl^-1的磺胺噻唑、0.03mgl^-1磺胺嘧啶、0.05mgl^-1磺胺吡啶、0.03mgl^-1磺胺二甲基嘧啶、0.03mgl^-1磺胺间甲氧嘧啶、0.05mgl^-1磺胺甲恶唑和0.05mgl^-1甲硝唑的水溶液，于室温下充分混合反应2min，在荧光分光光度计上测荧光强度后计算相应的荧光淬灭率(f0-f)/f。结果表明，纳米碳点材料对磺胺噻唑的荧光淬灭率为0.027，而对其他几种结构类似物则无明显淬灭效果，结果如图4所示，表明制得的荧光碳点材料具有很强的特异性识别能力。

以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。