[发明专利]基于山竹的碳纳米点的制备方法及其作为荧光探针检测三价铁离子的应用

说明书

基于山竹的碳纳米点的制备方法及其作为荧光探针检测三价铁离子的应用，本发明涉及碳纳米点的制备方法和作为荧光探针检测三价铁离子的应用。本发明是要解决现有的碳纳米点的制备方法耗时长的技术问题。碳纳米点的制备方法：将山竹果肉放入坩埚焙烧干燥，得到固体；再将该固体在电热炉上加热，直至固体的颜色由白色变成黄棕色后，冷却，粉碎，得到黄棕色粉末；将黄棕色粉末用超纯水溶解，磁力搅拌，超声，离心提取上清液；将上清液过滤，透析，将得到的碳纳米点溶液真空干燥、粉碎，即得到碳纳米点粉末(MCDs)。该碳纳米点粉末可作为荧光探针与铁离子相互作用，使MCDs荧光猝灭并形成MCDs‑Fe³⁺复合物,从而实现对三价铁离子的检测。该荧光探针可用于荧光传感器领域。

技术领域

本发明涉及碳纳米点的制备方法和作为荧光探针检测三价铁离子的应用，属于纳米-荧光传感器领域。

背景技术

近年来，碳纳米点作为一种新型的荧光材料备受关注。它的表面除了含有丰富的羟基和羧基等水溶性官能团，还具有荧光强度高、光稳定性好、耐光漂白等优良的光学性能。因此具有低毒性和良好的水溶性的碳纳米点有较好的生物相容性，在细胞标记、细胞成像等方面有着广泛的应用前景。

重金属对身体和人体健康有很大危害。铁是其中的元素之一，并且广泛应用于工业生产和日用产品，最终将被释放到环境中。因此研究Fe³⁺与重要生物活性物质的相互作用，建立新的Fe³⁺检测方法，对于生物、化学、环境及医学等都有着特殊意义。

碳纳米点的制备方法已经被广泛研究。其中主要包括电化学制备法、强酸氧化法、激光辅助制备法、电弧放电法、高温热解法、水热合成法、微波法、超声法等。目前大多数方法都侧重于水热处理，虽然所用的原材料廉价易得，但是耗时较长。因此需要寻找一种以纯天然绿色廉价的自然资源为碳源，且制备简单、耗时较短的碳纳米点的制备方法。

发明内容

本发明是要解决现有的碳纳米点的制备方法耗时较长的技术问题，而提供基于山竹的碳纳米点的制备方法及其作为荧光探针检测三价铁离子的应用。该方法利用纯天然绿色水果山竹来制备碳纳米点，并建立一种新的荧光检测Fe³⁺的方法，该碳纳米点的制备操作简单、原料绿色、廉价易得。

本发明的基于山竹的碳纳米点的制备方法，按以下步骤进行：

(1)将山竹去壳后，取山竹果肉放入坩埚焙烧，去除水分，得到固体；

(2)再将坩埚放置在电热炉上加热，直至固体的颜色由白色变成黄棕色，冷却，粉碎，得到黄棕色粉末；

(3)将黄棕色粉末用超纯水溶解，磁力搅拌，超声，离心提取上清液；

(4)将上清液用0.45μM的微孔滤膜过滤，再用透析袋透析，将得到的碳纳米点溶液真空干燥、粉碎，即得到碳纳米点粉末(MCDs)。

上述制备的碳纳米点粉末可作为荧光探针检测三价铁离子，铁离子为水溶液中的铁离子或生命体中的铁离子。

其中，定性检测三价铁离子的方法具体是：

(1)将碳纳米点(MCDs)溶于超纯水中，形成MCDs水溶液，测定溶液的荧光光谱；

(2)上述的MCDs水溶液与待测水溶液混合，并调节至pH值6.0～8.3之间，测定其荧光光谱，如果混合溶液的荧光强度显著减弱，则可判定待测水溶液中含有三价铁离子。

定量检测水溶液中铁离子的方法为标准曲线法，具体如下：

(1)配制不同浓度的含Fe³⁺的标准系列样品，分别加入MCDs溶液，并调节至pH值6.0～8.3之间，并测试溶液的荧光光谱，读出最大荧光发射峰的荧光强度值，以铁离子的浓度为横坐标、以最大荧光发射峰的荧光强度值为纵坐标作图，绘出标准曲线；