[发明专利]一种氟离子的检测方法及去除方法

说明书

本发明公开了一种氟离子的检测方法及去除方法。本发明以固定有碳量子点（SiCDs）的介孔二氧化硅层为自荧光标记物，同时以荧光团纯碳点（NCDs）和F离子受体镍离子（Ni²⁺）螯合物为猝灭荧光探针，形成双荧光团复合超顺磁性荧光探针，利用氟离子与纯碳点竞争性结合荧光探针中的Ni²⁺，从而改变荧光强度来实现氟离子的快速、高效、特异、可视化检测，其检测限为65 nM，线性范围为1～25μM；本发明还同时建立了一种简便、快速、特异、高效的氟离子去除方法，在自来水中对氟离子的去除有效率高达96%，且该荧光探针可以重复回收利用，可望在生物与医学监控及检测领域得到广泛的应用。

技术领域

本发明属于化学分析检测技术领域。更具体地，涉及一种氟离子的检测方法及去除方法。

背景技术

氟离子(F^-)广泛分布在环境系统和生物过程中，适量摄入氟离子有益于牙齿和骨骼的健康，但过多或过少的摄入氟离子都会对人体产生不良影响，可能会引起全身性疾病，例如氟中毒和骨质疏松症等。因此，精确检测和控制水资源中的氟离子浓度对人类极为重要。传统的氟离子检测方法有氟离子选择性电极、离子色谱法等，但存在着成本高、操作复杂、不易携带等缺点。相比之下，荧光化学传感器具有方便、快捷、灵敏度高的优点，近些年来得到了快速发展。现有的荧光探针根据其设计原理分为三大类：(1)以氢键作用结合氟离子的荧光探针；(2)利用路易斯酸碱结合检测氟离子；(3)利用硅氟间的特征化学反应识别氟离子。文献报道的基于以上三种机理的传感探针在使用过程中往往会受到探针浓度、光漂白及设备等因素的影响从而导致误差。

目前科学界已经尝试了各种努力来开发用于检测氟离子的新方法和策略，包括光物理机制和氟化物诱导的化学反应机制。大多数光物理机制方法可以灵敏地响应氟离子去质子荧光转导，这些传感探针多配合有机大分子进行应用，例如，具有潜在毒性和有机溶剂依赖性的蒽和芘类物质。同时，酸根离子的干扰是不可避免的，并且探针的选择性将受到严重影响。高选择性氟化物诱导的化学反应机制方法是仅在小有机分子探针的基础上进行研究，最终目的是使发光体发光增强。然而，大多数氟化物诱导的化学探针是在有机介质中应用的，不能用于自来水中氟离子的检测。因此，上述化学反应机制探针的非水溶性、非再生性和生物毒性限制了它们在工业制造和环境系统中的实际应用。

碳量子点(CDs)由于尺寸小，生物相容性好，水溶性好，功能丰富等特点，在成像领域是传统有机分子的一种有吸引力的替代品。目前，大量实验集中于探索CDs作为检测探针的应用。但目前已报导的探针存在有潜在生物毒性、低比表面积、不能令人满意的分散性以及难以用肉眼在实际中应用等诸多不足，而且多为单荧光团，探针荧光较弱，对于金属离子的选择性和灵敏性不高，其在生态环境中的应用值得商榷，影响了现实生活中的进一步应用。

为了在生物介质中获得有效的灵敏度和实际应用，急需一种易于识别，且在可见光谱下具有良好的发光特性，并且具有高灵敏度和选择性、优异的分散性和低毒性的氟离子检测探针。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷和不足，提供一种快速、高效、特异、可视化的氟离子检测方法，该检测方法利用氟离子与纯碳点竞争性结合荧光探针中的Ni²⁺，从而改变荧光强度来实现氟离子实时检测，其检测限为65nM，线性范围为1～25μM，可望在生物与医学监控及检测领域得到广泛的应用。

本发明的目的是提供一种氟离子的检测方法。

本发明另一目的是提供一种氟离子的去除方法。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：