氮硫共掺杂的荧光碳量子点在不同介质中对Fe 3+ 的快速检测

发布时间：2021-11-23 12:52

　　以柠檬酸和硫脲为前驱体,采用微波辅助法一步合成了氮硫共掺杂的荧光碳量子点,可用于具有高选择性和高灵敏度的Fe³⁺快速检测。通过透射电子显微镜（TEM）、紫外吸收光谱、荧光光谱和傅里叶变换红外光谱（FTIR）对氮硫共掺杂的荧光碳量子点进行了表征。通过氮硫共掺杂的荧光碳量子点的FTIR检测,证明其表面富含氨基和磺酸基等基团。实验结果表明Fe³⁺可与这些基团反应,使氮硫共掺杂的荧光碳量子点的荧光静态淬灭。在Fe³⁺的浓度为0～500μmol/L时,氮硫共掺杂的荧光碳量子点的荧光强度与Fe³⁺的浓度有良好的线性关系,并且在自来水中的检测限为200 nmol/L。此外,氮硫共掺杂的荧光碳量子点具有在细胞中检测Fe³⁺的潜力,拓展了其在生物传感器领域的应用。 

【文章来源】：微纳电子技术. 2020,57(03)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

对氮硫共掺杂的荧光碳量子点的表征结果

氮硫共掺杂的荧光碳量子点表面丰富的羧基、羟基、氨基和磺酸基基团赋予了其对金属离子的亲和力，因此研究了碳量子点用于检测Fe3+的可行性。图2为氮硫共掺杂的荧光碳量子点加入350mol/L Fe3+时的时间分辨荧光衰减曲线。如图2所示，随着Fe3+(350μmol/L）的加入，碳量子点的荧光强度迅速（10 s）降低且降低程度明显，表明碳量子点可用于快速检测Fe3+。图3为碳量子点的灵敏度检测结果，如图3(a）所示，当Fe3+溶液加入到碳量子点中，碳量子点会出现荧光淬灭的现象，随着Fe3+浓度的升高，碳量子点的荧光强度逐渐减弱。并且Fe3+的浓度为0～500μmol/L时，有良好的线性关系，如图3(b）所示，图中F0和F分别为有无Fe3+的氮硫共掺杂的荧光碳量子点的荧光强度。当Fe3+的浓度为0～250μmol/L时，回归方程可用公式Y1=0.96+0.003 X1表示，相关系数为R21=0.989；当Fe3+的浓度为250～500μmol/L时，回归方程可用公式Y2=-0.59+0.09X2表示，相关系数为R22=0.982。对试剂空白连续测定11次，求得结果的相对标准偏差SD，根据3 SD/k计算得出检测限200 nmol/L，其中k是线性方程的斜率。表1为不同碳量子点检测Fe3+的结果比较。如表1所示，该荧光探针的检测范围及检测限与其他的荧光探针相当。图3 氮硫共掺杂的荧光碳量子点的灵敏度检测结果

图2 氮硫共掺杂的荧光碳量子点加入350μmol/L Fe3+时的时间分辨荧光衰减曲线同时还研究了氮硫共掺杂的荧光碳量子点对其他金属离子的选择性。不同的金属离子溶液在相同的情况下加入到氮硫共掺杂的荧光碳量子点溶液中，通过测量其荧光强度，对碳量子点检测Fe3+的选择性荧光探针进行了评估。图4为氮硫共掺杂的荧光碳量子点的选择性检测图。从图4(a）和（b）可以看出，不同的金属离子加入到碳量子点中，Fe3+导致明显的淬灭，而其他金属离子对荧光的影响很小，说明制备的碳量子点对Fe3+有良好的特异性。由图4可知，Fe3+对碳量子点表面的基团的吸附作用强于其他离子。可能是由于碳量子点表面的磺酸基中的硫原子的电负性较低，并且原子的半径较大，因此容易失去最外层的电子，使Fe3+与磺酸基发生配位作用，将Fe3+吸附到碳量子点的表面，形成非荧光络合物，导致碳量子点的荧光淬灭。


本文编号：3513922