一种多色荧光碳量子点纳米检测器的制备方法及其在扩展荧光检测范围上的应用

本发明属于水体污染物的检测领域，具体地说，涉及一种多色荧光碳量子点纳米检测器的制备方法及其在扩展荧光检测范围上的应用。

背景技术：

1、随着水体污染的加剧和水环境的恶化，水体污染物的快速检测在预防和应对污染事件方面变得日益重要，并为规划过程中的决策提供了基础。目前，水体污染物的检测方法包括离子色谱法、原子吸收光谱法、气/液相色谱法、色谱-质谱联用法等。这些方法具有高准确度和高灵敏度的优点，但繁琐的预处理过程和高昂的成本，限制了它们的广泛应用。相比之下，荧光光谱法在紧急环境事件、大批量测试和原位检测等场景中表现出显著的经济性、简便性和高效性，因此备受广泛关注和研究。

2、近年来，荧光检测法已广泛应用于各类水体污染物的检测，包括重金属、抗生素、农药等。然而，对某类污染物荧光检测的研究大都集中在某几种物质，如重金属中的hg2+与fe3+，抗生素中的青霉素与四环素，这严重限制了荧光检测技术的广泛应用。因此，当前荧光检测技术研究的关键在于增加可荧光检测的物质数量，拓展荧光检测技术的适用范围。荧光检测技术通过污染物对荧光物质的淬灭效应来实现污染物的定量分析，而这一效应取决于荧光物质与污染物的电子能带结构是否匹配，而荧光颜色是荧光物质电子能带结构属性的宏观表现。因此，可以通过制备一系列具有不同荧光颜色的荧光物质，增加其与污染物电子能带的匹配概率，促进荧光淬灭效应的发生，从而实现荧光检测技术的适用范围拓展，提高其应用潜力。

技术实现思路

1、本发明提供了4种不同颜色的荧光碳量子点纳米检测器，它们是由邻苯二胺或间苯二胺水热反应制备，并经过一系列分离纯化工序获得。这些碳量子点由于尺寸效应，n掺杂的种类与数量不同而产生了不同的电子能带结构与荧光颜色，对常见的水体重金属离子与抗生素具有不同的荧光淬灭表现。进而能够实现几种较少报导的水体污染物的荧光检测。

2、为了实现上述技术问题，本发明采取了以下的技术方案：

3、本发明的目的在于提供一种荧光碳量子点纳米检测器的制备方法包括下述步骤：

4、步骤1、将邻苯二胺研磨至粉末状，过100目筛，取一定量与蒸馏水混合均匀，得到混合液a，标记为样品2，取一定量的混合液a用盐酸与naoh溶液调节至ph值为5.5，记为样品1，

5、步骤2、将间苯二胺研磨至粉末状，过100目筛，取一定量与蒸馏水混合均匀，得到混合液b，标记为样品3；

6、步骤3、将样品1、2和3分别进行加热处理；

7、步骤4、将步骤3处理后的样品3取出一半置于4℃冰箱中冷藏处理3d-5d，标记为样品4，另一半标记为样品5；

8、步骤5、将样品5、步骤3处理后的样品1和2分别进行下述操作，离心，取上清液过0.22μm滤膜去除颗粒物，之后透析2-3天，得到样品1为红光碳量子点纳米检测器，样品2为黄光碳量子点纳米检测器，样品5为蓝光碳量子点纳米检测器；

9、步骤6、将样品4过滤取沉淀，再分散于30ml蒸馏水中，超声处理2h，再次过0.22μm滤膜去除颗粒物，之后透析2-3天，得到样品4为绿光碳量子点纳米检测器。

10、进一步地限定，步骤1中，混合液a中邻苯二胺的浓度为10g/l。

11、进一步地限定，步骤2中，混合液b中间苯二胺的浓度为10g/l。

12、进一步地限定，步骤3中，加热处理过程：升温至140℃-160℃，保温反应12h-24h，自然冷却至室温。

13、进一步地限定，步骤5中，以10000rpm速率离心15分钟。

14、本发明还提供了一种判定荧光碳量子点纳米检测器能否进行荧光检测的验证方法，具体操作为：

15、(1)选取多种的水体污染物；

16、(2)取上述任意方法制备的碳量子点纳米检测器配置10mg/l的标准水溶液，然后取标准水溶液5.4ml与0.6ml标准污染物溶液混合均匀，测定混合前后样品的荧光强度，计算荧光淬灭效率；

17、(3)计算每种污染物对每种荧光碳量子点纳米检测器的淬灭效率，绘制图表；

18、(4)观察图表，判断是否有较少被报导的污染物实现了50％以上的的荧光淬灭，若存在该情况，配置该污染物1mg/l，2mg/l，5mg/l，10mg/l，20mg/l的系列标准水溶液，按(1)所述步骤分别测定不同污染物浓度下的荧光淬灭效率；

19、(5)以污染物浓度为x轴，荧光淬灭效率为y轴，分别取对数之后做线性回归，若相关系数大于0.8，说明存在定量关系，该污染物可以通过对应的荧光碳量子点纳米检测器实现荧光检测。

20、进一步地限定，所述水体污染物为重金属离子，抗生素，农药。

21、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

22、本发明针对现有荧光检测技术应用范围窄的劣势，提出了一种通过增加荧光颜色来拓展荧光检测技术适用对象范围的方法。制备的荧光碳量子点纳米检测器光学性能优异、荧光强度高与量子产率高、稳定性强以及受酸碱环境影响小。同时，本发明采用的原料廉价易得，制备简单，易于推广大规模生产。本发明制备的4色荧光碳量子点纳米检测器成功实现了对多种此前较少报导的重金属离子与抗生素的荧光检测，成功地拓展了荧光检测技术的应用范围，为这些污染物大批量，快速，原位的检测需求提供了支持。

技术特征：

1.一种多色荧光碳量子点纳米检测器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括下述步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，步骤1中，混合液a中邻苯二胺的浓度为10g/l。

3.根据权利要求1所述的制备方法，步骤2中，混合液b中间苯二胺的浓度为10g/l。

4.根据权利要求1所述的制备方法，步骤3中，加热处理过程：升温至140℃-160℃，保温反应12h-24h，自然冷却至室温。

5.根据权利要求1所述的制备方法，步骤5中，以10000rpm速率离心15分钟。

6.一种多色荧光碳量子点纳米检测器在扩展荧光检测范围上的应用，其特征在于，具体操作为：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，水体污染物为重金属离子，抗生素。

技术总结本发明一种多色荧光碳量子点纳米检测器的制备方法及其在扩展荧光检测范围上的应用；属于水体污染物的检测领域。本发明4种不同颜色的荧光碳量子点纳米检测器，它们是由邻苯二胺或间苯二胺水热反应制备，并经过一系列分离纯化工序获得。本发明的碳量子点由于尺寸效应，N掺杂的种类与数量不同而产生了不同的电子能带结构与荧光颜色，对常见的水体重金属离子与抗生素具有不同的荧光淬灭表现。本发明制备的4色荧光碳量子点纳米检测器成功实现了对多种此前较少报导的重金属离子与抗生素的荧光检测，成功地拓展了荧光检测技术的应用范围，为这些污染物大批量，快速，原位的检测需求提供了支持。技术研发人员：刘飞宇,贺诗欣受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11