一种红色荧光碳点及其制备方法和在检测全氟辛酸中的应用

本发明属于荧光碳量子点的制备及全氟辛酸的检测，具体涉及一种红色荧光碳点及其制备方法和在检测全氟辛酸中的应用。

背景技术：

1、全氟辛酸(pfoa)是环境中典型的全氟化合物之一，也是全氟类化合物在环境中转化的最终产物。因其具有高物理化学稳定性、强疏水疏油性和高表面活性，广泛应用于纺织品、半导体、纳米涂料、消防泡沫、医疗器械等领域。pfoa具有环境持久性、生物蓄积性、远距离迁移性，可通过食物、空气、水进入人体，导致器官、免疫、内分泌、生殖发育毒性，严重威胁生态环境和人类健康。同时，pfoa在全氟类化合物中的检出占比最高，引起了社会的广泛关注。因此，建立一种灵敏、快速检测pfoa的新方法对保护生态环境和人体健康意义重大。

2、目前，检测pfoa的方法主要有高效液相色谱法、气相色谱-质谱法、高效液相色谱-质谱法、高效液相色谱-串联质谱法。但这些方法多数受到操作复杂、仪器成本高和检测周期长等条件的限制，进一步影响了这些方法的应用。

3、荧光分析法具有灵敏度高、检测速率快、操作简单等优点，是最具发展前景的方法之一。碳点作为一种新兴的碳纳米材料，具有水溶性好、荧光稳定性强和环境友好等特性，逐步成为有机染料、量子点、金属纳米团簇等荧光材料的理想替代物。碳点可作为高性能荧光探针，实现目标物的高灵敏度检测分析。

4、因此，设计制备一种新型荧光碳点以开发一种简便、快速、灵敏分析pfoa的新方法，具有重要的研究和应用意义。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是提供了一种红色荧光碳点及其制备方法，该方法制备的红色荧光碳点能够用于检测环境样品中的全氟辛酸。

2、本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种红色荧光碳点的制备方法，其特征在于：将草酸、内消旋-四(4-羧基苯基)卟吩和乙醇胺于水中加热至140～220℃进行水热反应4～20h，再将反应产物进行过滤，过滤所得滤液透析干燥后得到红色荧光碳点，其中草酸、内消旋-四(4-羧基苯基)卟吩与乙醇胺的投料质量比为(0.5～1.5):1:5。

3、进一步地，所述草酸、内消旋-四(4-羧基苯基)卟吩与乙醇胺的投料质量比为1:1:5。

4、进一步地，所述过滤的具体过程为将反应产物通过微孔滤膜进行过滤，该微孔滤膜的孔径为0.1～0.45μm；所述透析的具体过程为将过滤所得的滤液通过透析袋进行透析，该透析袋的截留分子量为500～3000da，透析时间为6～30h。

5、本发明所述的红色荧光碳点，其特征在于：该红色荧光碳点的平均粒径小于2nm，其激发波长为414nm。

6、本发明所述的红色荧光碳点用作荧光探针在选择性检测环境样品中全氟辛酸的应用。

7、本发明所述的红色荧光碳点用作荧光探针在选择性检测环境水体或环境土样中全氟辛酸的应用，其特征在于具体步骤：

8、将红色荧光碳点分别加入到梯度浓度的全氟辛酸溶液中进行荧光猝灭反应得到待测反应体系，在414nm的激发波长、652nm的发射波长及5nm的激发狭缝和发射狭缝宽度条件下分别测定不同待测反应体系的荧光强度，根据检测的荧光强度与全氟辛酸浓度之间的线性关系建立标准曲线，所述全氟辛酸浓度的线性检测范围为0.001～0.1μgml-1、0.1～0.9μg ml-1和1.0～4.0μg ml-1，检测限为1.2pg ml-1；

9、将红色荧光碳点加入到待测环境样品溶液中进行荧光猝灭反应得到待测反应体系，在414nm的激发波长、652nm的发射波长及5nm的激发狭缝和发射狭缝宽度条件下测定待测反应体系的荧光强度，通过建立的标准曲线从而计算出待测环境样品中全氟辛酸的浓度。

10、进一步地，所述待测反应体系中红色荧光碳点的浓度为20μg ml-1。

11、进一步地，所述待测反应体系的ph值为7。

12、与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：本发明以草酸、内消旋-四(4-羧基苯基)卟吩和乙醇胺为碳源，采用水热法合成了红色荧光碳点，制备方法简单易行。本发明制备的红色荧光碳点具有高单分散性、良好的稳定性、良好的水溶性和高的荧光稳定性。利用该荧光碳点与全氟辛酸之间的静态猝灭实现了全氟辛酸的检测；将本发明所得的红色荧光碳点用作荧光探针，用于测定环境水体、环境土样中的全氟辛酸，其对全氟辛酸响应速度快、灵敏度高、选择性好、稳定性强且检测范围宽。针对全氟辛酸的线性检测浓度范围为0.001～0.1μg ml-1、0.1～0.9μg ml-1和1.0～4.0μg ml-1，检测限为1.2pg ml-1。该红色荧光碳点作为荧光探针已成功应用于环境水体和环境土样中全氟辛酸的检测，可实现复杂基质中不同浓度全氟辛酸的痕量识别和精准定量，具有强干扰能力。本发明为全氟辛酸的简便、快速、灵敏检测提供了一种新方法，在实际的环境样品检测中具有广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种红色荧光碳点的制备方法，其特征在于：将草酸、内消旋-四(4-羧基苯基)卟吩和乙醇胺于水中加热至140～220℃进行水热反应4～20h，再将反应产物进行过滤，过滤所得滤液透析干燥后得到红色荧光碳点，其中草酸、内消旋-四(4-羧基苯基)卟吩与乙醇胺的投料质量比为（0.5～1.5）:1:5。

2.根据权利要求1所述的红色荧光碳点的制备方法，其特征在于：所述草酸、内消旋-四(4-羧基苯基)卟吩与乙醇胺的投料质量比为1:1:5。

3.根据权利要求1所述的红色荧光碳点的制备方法，其特征在于：所述过滤的具体过程为将反应产物通过微孔滤膜进行过滤，该微孔滤膜的孔径为0.1～0.45μm；所述透析的具体过程为将过滤所得的滤液通过透析袋进行透析，该透析袋的截留分子量为500～3000da，透析时间为6～30h。

4.一种权利要求1～3中任意一项所述的方法制备的红色荧光碳点，其特征在于：该红色荧光碳点的平均粒径小于2nm，其激发波长为414nm。

5.权利要求4所述的红色荧光碳点用作荧光探针在检测环境样品中全氟辛酸的应用。

6.权利要求4所述的红色荧光碳点用作荧光探针在检测环境水体或环境土样中全氟辛酸的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于具体步骤：

8. 根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述待测反应体系中红色荧光碳点的浓度为20μg ml-1。

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述待测反应体系的ph值为7。

技术总结本发明公开了一种红色荧光碳点及其制备方法和在检测全氟辛酸中的应用，将草酸、内消旋‑四(4‑羧基苯基)卟吩和乙醇胺于水中加热至140～220℃进行水热反应4～20h，再将反应产物进行过滤，过滤所得滤液透析干燥后得到红色荧光碳点，该红色荧光碳点用作荧光探针能够用于检测环境样品中全氟辛酸。本发明以草酸、内消旋‑四(4‑羧基苯基)卟吩和乙醇胺为碳源，采用水热法合成了红色荧光碳点，制备方法简单易行。本发明的红色荧光碳点具有高单分散性、良好的稳定性、良好的水溶性和高的荧光稳定性，利用该红色荧光碳点与全氟辛酸之间的静态猝灭实现了全氟辛酸的简便、快速、高灵敏、高选择检测。技术研发人员：刘永丽,葛国蓓,刘桓嘉,朱桂芬,王雨欣,周鹏晖,苏晓燕受保护的技术使用者：河南师范大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15