[发明专利]荧光碳量子点制备方法及其检测水中Al

说明书

本发明涉及一种荧光碳量子点制备方法，方法步骤如下：S1：电解：在25摄氏度条件下，取NaOH溶液置于100mL烧杯中，以甘汞电极为参比电极，两支石墨棒作为正负工作电极，并保证两个石墨棒之间的距离，控制电压和电解时间，对石墨棒电解刻蚀，得黄褐色溶液；S2：除杂：在S1步骤结束后，将所述黄褐色溶液进行离心处理；S3：纯化：在S2步骤结束后，将所述黄褐色碳点溶液放入透析袋中，在超纯水中透析24h以除去碱性氢氧化钠至中性。本发明制备荧光碳量子点方法简单，电化学合成一步完成，所用原料为石墨棒，电解液为NaOH溶液，毒性、污染性都小。相比较其他的合成方法，电化学合成的碳量子点纯度高，结晶性好，无其他杂质，合成后无需复杂的提纯和净化过程。

技术领域

本发明涉及一种碳量子点制备技术领域，尤其涉及一种荧光碳量子点制备方法及其在检测水中Al3+离子应用。

背景技术

量子点是一类新兴的准零维的纳米材料，这种小的尺寸赋予了它强的尺寸限制效应和边缘效应，从而会产生较强的荧光，在材料科学、电子器件、生物化学等领域有广泛的应用前景。最早的量子点一般为一些过渡金属的硫化物或者碲化物，如硫化镉、碲化镉等，但是由于这些过渡金属具有一定的毒性，而且他们的合成条件要求较高，工艺也相对复杂，这些缺陷极大地限制了量子点的应用。因而，使用简单环保的方法大规模合成性能可控的量子点吸引了众多研究者的关注，特别是以碳和硅为基础的量子点。

从2004年研究者在提纯碳纳米管的过程中意外发现碳量子点以来，碳量子点的制备方法得到了很大的发展，如电弧法、激光法、微波法等，但这些方法往往操作复杂，设备相对昂贵，工艺繁琐，成本较高，产率较低，极大地限制了碳量子点的应用和发展。

铝是地壳中最丰富的金属元素，已广泛应用于食品添加剂、药物和水净化等方面。然而，过量的铝对环境和人体都是有害的，如铝离子可损害人的神经系统和免疫系统，导致老年痴呆症、脑病、老年痴呆症、慢性肾功能衰竭等疾病。此外，环境中过量的铝离子也有害于植物的生长。因此，需要发展快速和可靠的方法，来确定和评估铝离子在环境中的含量和潜在的危害。

与其他检测铝离子技术相比，荧光分析技术具有独特的优势，如高灵敏度、高选择性、快速的响应速度和低成本而备受青睐。但由于铝离子配位能力差、缺乏过渡金属离子所具有的光谱特性，使目前能够用来检测铝离子的荧光传感器比较稀缺。目前已经报道的少量关于铝离子荧光传感器，都是基于有机荧光探针，如2-羟基-1-萘甲醛荧光探针、4-(二乙氨基)-2-羟基荧光和罗丹明衍生物荧光探针等等。这些报道的有机铝离子荧光传感器都需要复杂的合成过程，各种有机试剂都具有潜在的毒性和环境污染，且这些合成的有机荧光探针大多数不溶于水，不能检测水体中的铝离子，大大限制了它们在实际中的应用。

发明内容

鉴于现有技术存在的不足，本发明目的之一在于提供一种荧光碳量子点制备方法。

本发明另外一个目的在于利用上述方法制备的荧光碳量子点在检测水中 Al³⁺的含量。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种荧光碳量子点制备方法,其特征在于：方法步骤如下：

S1：电解：在25摄氏度条件下，取NaOH溶液置于100mL烧杯中，以甘汞电极为参比电极，两支石墨棒作为正负工作电极，并保证两个石墨棒之间的距离，控制电压和电解时间，对石墨棒电解刻蚀，得黄褐色溶液；

S2：除杂：在S1步骤结束后，将所述黄褐色溶液进行离心处理；

S3：纯化：在S2步骤结束后，将所述黄褐色碳点溶液放入透析袋中，在超纯水中透析24h以除去碱性氢氧化钠至中性。

在一些优选实施方案中，所述S1步骤NaOH的浓度为0.5-5.5moL/L，体积为20-60mL。