一种化学发光碳点及其制备方法和应用

本发明涉及化学发光碳点材料应用，具体公开了一种基于化学发光碳点在活性氧方面的应用，尤其是一种基于化学发光碳点的及其制备方法和应用。

背景技术：

1、活性氧(reactive oxygen species,ros)是一类具有高反应活性的含氧物种，包括过氧化氢(h2o2)、超氧阴离子(·o2－)、羟基自由基(·oh)、单线态氧(1o2)、臭氧(o3)，一氧化氮(no)以及过氧亚硝基化合物(onoo-)等多种存在形式。尤其以·oh为代表的ros具有寿命短、活性高的特性，并广泛存在于在大气圈-生物圈-水圈中，与动植物的生理代谢，污染物的转化和降解等过程密切相关。

2、但是，由于ros的种类繁多，浓度差异大，且可以相互转化，这就对实时快速识别和定量分析提出了更高的要求。文献报道的方法包括电子顺磁共振法(esr)、分光光度法、荧光探针法，化学发光法、和电化学传感法等。目前，这些方法多数还处于研究阶段，仅esr法在实际样品分析中得到了较为普遍的使用。esr法是基于自由基的标识反应，常用的自旋电子捕获剂，如5,5-二甲基吡咯啉-1-氧化物(dmpo)，与ros发生反应后形成相对稳定的自由基复合物，并通过其特征峰的数目及精细结合常数(信号峰之间的距离)实现对自由基的测定。但是esr法也存在不足之处，例如与·o2－形成的复合物dmpo-ooh信号会逐渐地转变为与dmpo-oh类似的esr信号，使得·o2－和·oh的判断成为困难。另外，esr所用仪器昂贵，测试操作流程复杂不便于实时检测ros。因此快速、灵敏、可视化的分析方法比这些传统的方法更受欢迎。在这方面荧光探针因其灵敏度高、响应快、适合于原位和活体分析而成为一种非常有吸引力的技术。

3、碳点(cds)作为一种粒径小于10nm的新型碳纳米材料，具有原料来源多样、合成方法简便、毒性低、水溶性好等优点。cds的制备通常涉及在恶劣条件下的碳化过程，与重金属量子点和传统的小有机分子相比，这赋予了更高的化学稳定性和抗光漂白能力。

4、因此，设计一种简单的基于cds的cl系统，以及检测环境中的ros具有非常重要的意义。

技术实现思路

1、发明目的：针对上述问题，本发明提供了一种增强型化学发光碳点及其制备方法和应用。该化学发光碳点用于检测·oh，具有良好的选择性和低的检出限。

2、技术方案：本发明采用以下技术方案：

3、本发明的第一个目的是，提供一种化学发光碳点，所述化学发光碳点对·oh具有特异性化学发光响应。

4、可选的，在本发明的一种实施方式中，所述化学发光碳点对·oh具有特异性化学发光响应的检测浓度范围为150-0.01μm·oh。

5、本发明的第二个目的是，提供一种化学发光碳点的制备方法，所述化学发光碳点的制备包括以下步骤：

6、步骤a.取邻苯二酚和尿素溶于有机溶剂，转移到反应釜中反应，冷却至室温后，纯化得到原碳点o-cds；

7、步骤b.取原碳点o-cds和h2o2加入反应釜中反应，透析得到化学发光碳点。

8、可选的，在本发明的一种实施方式中，步骤a中，所述邻苯二酚和尿素摩尔比为1：0.4～2.0。进一步的，所述邻苯二酚和尿素摩尔比为1：0.4～1.8。

9、可选的，在本发明的一种实施方式中，步骤a中，所述有机溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺。

10、可选的，在本发明的一种实施方式中，步骤a中，所述反应釜中反应条件为，在160-210℃保存4-6小时。

11、可选的，在本发明的一种实施方式中，步骤a中，所述纯化包括过柱纯化，所述过柱纯化的过程中，洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚按体积比为2：1组成。

12、可选的，在本发明的一种实施方式中，步骤b中，所述h2o2和原碳点的质量比为2.8-45：1。

13、可选的，在本发明的一种实施方式中，步骤b中，所述反应釜中反应条件为，在80-130℃条件下反应0.5-3h。

14、可选的，在本发明的一种实施方式中，步骤b中，透析采用1000da的透析袋，透析时间为12h，每隔6小时换一次水。

15、本发明的第三个目的是，提供所述的化学发光碳点，或根据以上任一所述方法制备的化学发光碳点，应用于化学发光法检测·oh。

16、可选的，在本发明的一种实施方式中，化学发光碳点的检测浓度范围为150-0.01μm·oh。

17、本发明具有以下有益效果：

18、(1)本发明的化学发光碳点制备简单，通过溶剂热法合成。合成的碳点颗粒分布均匀，不易受光漂白、不自氧化，稳定性好。

19、(2)本发明合成的碳点，其化学发光信号对羟自由基具有特异性识别，可用于化学发光法检测·oh。不受其他活性氧和氧化剂的影响，具有良好的选择性，在环境空气中检测领域具有应用价值。

技术特征：

1.一种化学发光碳点，其特征在于，所述化学发光碳点对·oh具有特异性化学发光响应。

2.一种化学发光碳点的制备方法，其特征在于，所述化学发光碳点的制备包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤a中，所述邻苯二酚和尿素摩尔比为1：0.4～2.0。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤a中，所述有机溶剂包括n,n-二甲基甲酰胺。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤a中，所述反应釜中反应条件为，在160-210℃保存4-6小时。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤a中，所述纯化包括过柱纯化，所述过柱纯化的过程中，洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚按体积比为2：1组成。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤b中，所述h2o2和原碳点的质量比为2.8-45：1。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤b中，所述反应釜中反应条件为，在80-130℃条件下反应0.5-3h。

9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤b中，透析采用1000da的透析袋，透析时间为12h，每隔6小时换一次水。

10.根据权利要求1所述的化学发光碳点，或根据权利要求2-9任一所述方法制备的化学发光碳点，应用于化学发光法检测·oh。

技术总结本发明公开了一种化学发光碳点及其制备方法和应用，其涉及化学发光法检测·OH方面的应用，属于分析检测领域。本发明将邻苯二酚和尿素溶剂热反应得到o‑CDs，再将o‑CDs和H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;反应得到化学发光碳点。本发明合成的碳点化学发光强度随着·OH浓度增加而增强，其他ROS(<supgt;1</supgt;O<subgt;2</subgt;，H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;，O<subgt;2</subgt;<supgt;‑</supgt;，SO<subgt;4</subgt;<supgt;·‑</supgt;)以及氧化剂(KMnO<subgt;4</subgt;，K<subgt;2</subgt;S<subgt;2</subgt;O<subgt;8</subgt;，K<subgt;2</subgt;Cr<subgt;2</subgt;O<subgt;7</subgt;等)均不会对此体系产生干扰。避免了几乎所有的活性氧都可以猝灭CDs的荧光这一尴尬现象。因此，该碳点提供了一种测定单一活性氧的有效方法，具有良好的应用前景。技术研发人员：王婵,宋启军,方媛,卓欢,周东润受保护的技术使用者：江南大学技术研发日：技术公布日：2024/5/16