一种硫氮掺杂荧光碳点及其制备方法和应用

本发明属于荧光探针领域，特别涉及一种硫氮掺杂荧光碳点及其制备方法和应用。

背景技术：

1、铬(cr)是受污染水中的中最常见的重金属污染物之一，严重危害了环境和生态系统。而人体接触cr(ⅵ)后更是会引起皮肤病、器官损伤甚至癌变等问题。因此，对水溶液中cr(ⅵ)的检测是非常有必要的。抗坏血酸(aa)作为一种维持人体正常生理功能的维生素，缺乏或过量均可能会导致多种疾病的发生。硫离子(s2-)作为一种有毒物质，在水中主要以硫化物的形式存在，对人类健康与环境造成很大风险。另外s2-还可通过质子化在水中和生物体内形成毒性更大的hs-或h2s，从而导致永久性脑损伤甚至窒息死亡。因此，从环境和生物学角度来看，建立出灵敏、简捷的方法来测定cr(ⅵ)、aa及s2-含量的方法至关重要。

2、目前待测物的检测方法主要包括高效液相色谱法(hplc)、分光光度法、原子吸收光谱法(aas)、电化学法和荧光法等。其中，荧光光谱法因成本低、灵敏度高、操作方便且反应迅速等优点，已广泛应用于环境、化学、生物等领域。与传统的荧光材料比起来，碳点(carbon dots，cds)由于其优异的光学性能已广泛应用于分析检测、生物成像等领域，因此可作为新型的荧光探针使用。目前，已有文献报道用碳点来检测废水中的cr(ⅵ)，但针对碳点/cr(ⅵ)体系开发出对其他物质检测的相关报道还较少。

技术实现思路

1、针对现有技术的问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种硫氮掺杂荧光碳点及其制备方法和应用。

2、本发明的一种硫氮掺杂荧光碳点的制备方法，包括：

3、将柠檬酸、硫脲、水混合，超声分散，水热反应，提纯，干燥，得到硫氮掺杂荧光碳点sn-cds。

4、所述柠檬酸、硫脲摩尔比为1:(1～4)；超声分散时间为10～30min；水热反应温度为120～200℃，时间为6～10h；

5、所述提纯为水热反应后的溶液经超声后，经0.22μm滤膜过滤，选用截留分子量为1000da的透析袋透析。

6、本发明的一种所述方法制备的硫氮掺杂荧光碳点。

7、本发明提供一种cr(vi)检测探针，所述cr(vi)检测探针含所述硫氮掺杂荧光碳点sn-cds。

8、本发明提供一种cr(vi)检测方法，包括：

9、将硫氮掺杂荧光碳点sn-cds溶液用磷酸盐缓冲溶液稀释，再分别加入不同浓度梯度的cr(vi)溶液形成混合待测液；将混合液混合均匀并孵育后进行荧光强度检测，得到与cr(ⅵ)浓度相关的荧光光谱图，以f0/f为纵坐标，cr(ⅵ)浓度为横坐标，建立标准曲线，通过标准曲线实现对样品中cr(ⅵ)的定量检测；其中f0和f分别表示在没有和有cr(vi)存在时，sn-cds在发射波长为450nm处的荧光强度。

10、所述碳点sn-cds溶液为100μl原液稀释至2.8～3.2ml所得。

11、所述使用磷酸盐缓冲溶液(0.05m,ph＝6.0)调节ph至5.5～6.5。

12、所述cr(ⅵ)溶液的浓度为0-450μmol/l；sn-cds溶液与cr(ⅵ)溶液的体积比为(2-3)：(0.5-1.0)；

13、所述孵育时间为5-10min；所述荧光强度检测的工艺参数为：在荧光光谱仪内的检测暗室进行，以350nm为激发波长，发射波长范围是370-700nm，激发和发射狭缝5nm。

14、本发明提供一种检测抗坏血酸或硫化物的关-开型探针，所述将所述硫氮掺杂荧光碳点sn-cds作为荧光探针，cr(vi)的加入使荧光猝灭，抗坏血酸或硫离子的加入又使得碳点/cr(vi)体系荧光恢复，从而建立抗坏血酸或硫化物的检测。

15、本发明提供一种抗坏血酸或硫化物的检测方法，包括：

16、(1)将sn-cds溶液用磷酸盐缓冲溶液稀释，再加入cr(vi)溶液混合并孵育建立sn-cds/cr(vi)检测体系；

17、(2)将不同浓度梯度抗坏血酸或s2-溶液分别加入到上述sn-cds/cr(vi)体系中，得到一系列等体积不同浓度的含抗坏血酸或s2-待测液，混合均匀并孵育后分别进行荧光强度检测，以f0/f为纵坐标，抗坏血酸或s2-浓度为横坐标，建立标准曲线，通过标准曲线实现对样品中抗坏血酸或硫化物的定量检测；其中f0和f分别表示在没有和有还原剂(抗坏血酸、硫化物)存在时，sn-cds/cr(vi)体系在发射波长为450nm处的荧光强度。

18、所述步骤(1)中碳点溶液为100μl原液稀释至2.8～3.2ml所得；

19、所述步骤(1)中使用磷酸盐缓冲溶液(0.05m,ph＝6.0)调节ph至5.5～6.5。

20、所述步骤(1)中cr(vi)溶液的体积为500μl，浓度为250μmol/l；孵育时间为10-20min。

21、所述步骤(2)中抗坏血酸或s2-的浓度为0-800μm；抗坏血酸或s2-与sn-cds/cr(ⅵ)溶液的体积比为0.5:(2-4)；荧光强度检测的工艺参数为：在荧光光谱仪的检测暗室进行，以350nm为激发波长，发射波长范围是370-680nm，激发和发射狭缝5nm。

22、本发明通过水热法制备了可实现cr(ⅵ)检测的“关-开”型荧光碳点，基于对cr(ⅵ)的还原作用进一步实现了对aa或s2-的检测分析。该方法具有快速、简单且具有较高灵敏度的特点，具有一定的研究意义。该碳点作为荧光探针，cr(vi)的加入会通过内滤效应使荧光猝灭；基于氧化还原反应过程，抗坏血酸或硫离子的加入又使得碳点/cr(vi)体系荧光恢复。本发明无需其他条件就可以实现荧光“关闭”和“开启”检测，且操作简单，灵敏度良好，具有良好应用前景。

23、有益效果

24、(1)本发明将氮硫掺杂荧光碳点sn-cds作为荧光探针，其最佳激发波长和发射波长分别位于350和450nm，cr(vi)通过内滤效应能够吸收或屏蔽掉部分激发光与发射光，并且随着cr(vi)浓度增加这种作用越强烈，因此导致荧光强度下降或者淬灭，从而实现cr(vi)的定量检测；

25、(2)本发明进一步将sn-cds/cr(vi)混合溶液作为检测抗坏血酸或s2-的传感体系，因抗坏血酸及s2-具有还原性，能够把cr(vi)还原为cr(iii)，从而削弱sn-cds与cr(vi)之间的ife而使荧光恢复；

26、(3)本发明的合成原料易得、反应条件易控，且操作方法简单、成本低，具有较普遍的适用性，可实现对同一体系中的cr(vi)-抗坏血酸、cr(vi)-s2-进行先后检测。因此在分析检测中具有良好的应用前景。

技术特征：

1.一种硫氮掺杂荧光碳点的制备方法，包括：

2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述柠檬酸、硫脲摩尔比为1:(1～4)；超声分散时间为10～30min；水热反应温度为120～200℃，时间为6～10h；

3.一种权利要求1所述方法制备的硫氮掺杂荧光碳点。

4.一种cr(vi)检测探针，其特征在于，所述cr(vi)检测探针含权利要求3所述硫氮掺杂荧光碳点sn-cds。

5.一种cr(vi)检测方法，包括：

6.根据权利要求5所述方法，其特征在于，所述cr(ⅵ)溶液的浓度为0-450μmol/l；sn-cds溶液与cr(ⅵ)溶液的体积比为(2-3)：(0.5-1.0)；

7.一种检测抗坏血酸或硫化物的关-开型探针，其特征在于，所述将权利要求3所述硫氮掺杂荧光碳点sn-cds作为荧光探针，cr(vi)的加入使荧光猝灭，抗坏血酸或硫离子的加入又使得碳点/cr(vi)体系荧光恢复，从而建立抗坏血酸或硫化物的检测。

8.一种抗坏血酸或硫化物的检测方法，包括：

9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述步骤(1)中cr(vi)溶液的体积为500μl，浓度为250μmol/l；孵育时间为10-20min。

10.根据权利要求8所述检测方法，其特征在于，所述步骤(2)中抗坏血酸或s2-的浓度为0-800μm；抗坏血酸或s2-与sn-cds/cr(ⅵ)溶液的体积比为0.5:(2-4)；荧光强度检测的工艺参数为：在荧光光谱仪的检测暗室进行，以350nm为激发波长，发射波长范围是370-680nm，激发和发射狭缝5nm。

技术总结本发明涉及一种硫氮掺杂荧光碳点及其制备方法和应用，本发明碳点作为荧光探针，Cr(VI)的加入会通过内滤效应使荧光猝灭；基于氧化还原反应过程，抗坏血酸或硫离子的加入又使得碳点/Cr(VI)体系荧光恢复。本发明无需其他条件就可以实现荧光“关闭”和“开启”检测，且操作简单，灵敏度良好，具有良好应用前景。技术研发人员：周兴平,叶若君受保护的技术使用者：东华大学技术研发日：技术公布日：2024/5/16