[发明专利]一种用于钴离子检测的荧光传感器及其应用方法

说明书

技术领域

本发明属于荧光传感检测技术领域，具体涉及一种用于钴离子检测的荧光传感器及其应用方法。

背景技术

钴是动物体内的一种重要元素，也广泛存在于植物、土壤、岩石和水中。其中二价钴离子作为维生素B12的重要组成部分，参与制造骨髓红细胞，是一种人体的必要微量元素，然而，当进入人体内的钴离子浓度过高时，将对人体健康造成一定的危害。例如长期暴露在高浓度钴环境中，会导致哮喘、心肌病、接触性皮炎、神经紊乱、肺功能受损等疾病，甚至引发癌症。因此，对钴离子的环境和生物监测逐渐引起人们的关注并成为研究的重点。

目前，已有多种分析方法被用于钴离子的检测，如电感耦合等离子体原子发射光谱法、分子吸收光谱法、原子吸收分光光度法、电化学分析法及光纤-阵列分光光度法。然而这些方法都存在着一定的局限性，如操作步骤复杂，仪器贵重，检测方法灵敏度低等。因此，建立一种操作简单、快速且灵敏的痕量钴离子检测方法是非常有必要的。

碳基量子点（Carbon based dots，CDs）是近年来新兴的一种新型荧光材料，是具有一定发光活性的碳纳米材料。与传统荧光染料及半导体量子点相比，CDs具有简单易得、化学稳定性好、抗光漂白性能强、无毒及生物相容性好等优点，在分析检测领域有广阔的应用前景，逐渐成为了人们研究的热点。CDs表面一般带有大量羧基、羟基、磺酸基等基团，因此带有大量负电荷。本发明利用巯基乙胺与钴离子形成带正电、且在CDs的荧光光谱对应的波长范围内具有明显吸收的配合物。在正负电吸引的作用下，带负电的CDs与带正电的钴配合物发生碰撞并导致荧光共振能量转移，从而猝灭CDs的荧光。在此基础上可实现高灵敏检测水溶液中钴离子浓度的目的。目前，仍未见报道用CDs -巯基乙胺荧光传感体系检测钴离子的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于钴离子检测的荧光传感器及其应用方法，其具有材料易得、操作简单、灵敏度及选择性高等优点，适用于水溶液中钴离子的高灵敏度检测。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于钴离子检测的荧光传感器，其是以CDs为荧光材料，与小分子巯基乙胺组成。

所述荧光传感器的应用方法包括如下步骤：

1）荧光传感器的制备：将巯基乙胺和CDs加入到缓冲溶液中，形成CDs-巯基乙胺溶液；

2）绘制标准曲线：将不同浓度的Co²⁺加入到步骤1）所得CDs-巯基乙胺溶液中，配制成一系列Co²⁺标准溶液，并在0.5~4 h内测定各溶液的荧光强度，然后以Co²⁺浓度作为横坐标，以空白CDs-巯基乙胺溶液的荧光强度与加入Co²⁺后CDs-巯基乙胺溶液的荧光强度的比值取对数作为纵坐标，绘制标准曲线；

3）未知样本溶液中Co²⁺含量的测定：向与步骤2）相同的CDs-巯基乙胺溶液中加入未知样本溶液，并在0.5~4 h内检测溶液的荧光强度，然后根据步骤2）所得标准曲线及未知样本溶液被稀释的倍数计算出未知样本溶液中Co²⁺的浓度。

步骤1）中所述缓冲溶液可为Tris-HCl缓冲溶液、磷酸盐缓冲溶液、碳酸-碳酸氢钠缓冲溶液、硼砂-氢氧化钠缓冲溶液、乙酸-乙酸钠缓冲溶液、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液、甘氨酸-盐酸缓冲溶液或邻苯二甲酸-盐酸缓冲溶液等，其pH值为6~10；所述CDs-巯基乙胺溶液中CDs的浓度为1~100 mg/L，巯基乙胺的浓度为1~10 mM，其中，CDs表面带有大量羧基、羟基、磺酸基等基团，带有大量负电荷，其荧光量子效率在1%~90%。

本发明的优点在于：

（1）本发明利用巯基乙胺与Co²⁺可形成带正电且具有吸光活性的络合物，从而可与带有大量负电荷的CDs通过静电吸附而拉近距离，并最终导致荧光共振能转移的发生，而使得CDs的荧光信号猝灭的原理，将CDs与小分子巯基乙胺组成CDs荧光传感体系，用于测定样品中钴离子的含量。其所用的CDs荧光强度高，所得荧光传感器荧光稳定性好，且易于制备，无毒。