[发明专利]一种硼氮共掺杂荧光碳量子点、制备方法及其用于制备铜离子传感器

说明书

一种硼氮共掺杂荧光碳量子点、制备方法及其用于制备铜离子传感器，属于金属离子检测技术领域。是将葡萄糖、二氰二胺和硼酸混合，再将混合物热处理后得到硼氮共掺杂的碳材料；加入到去离子水中，过滤除去不溶解的杂质，获得硼氮共掺杂的碳量子点水溶液，经真空干燥后得到硼氮共掺杂荧光碳量子点。本发明制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点表现出很好的选择性，在硼氮共掺杂荧光碳量子点水溶液中加入铜离子后，硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光被明显地淬灭，而其他离子的加入并不会引起硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光淬灭。因此，硼氮共掺杂荧光碳量子点可以用在铜离子的检测中，用于制备铜离子传感器。

技术领域

本发明属于金属离子检测技术领域，具体涉及硼氮共掺杂荧光碳量子点和铜离子的检测，特别是涉及一种硼氮共掺杂荧光碳量子点、制备方法及其用于制备铜离子传感器。

背景技术

碳量子点是指尺寸在10nm以下的新型碳基纳米材料，表现出独特的光学特性，是有望取代传统无机量子点材料的一类新型材料。碳量子点主要由sp2和sp3杂化碳原子构成，同时伴随着少量的氧元素。碳量子点具有良好的水溶性、优异的光学性能、高的量子产量、良好的生物相容性等优点，在光电器件、化学传感、生物成像、光催化等领域有着巨大的潜在应有价值，成为科研领域和产业界的研究热点之一。为了调控碳量子点的结构以及拓宽碳量子点的应用领域，研究者们围绕碳量子点的结构调控与性能优化方面开展了大量的研究工作。其中，杂原子掺杂是调控碳量子点结构的有效方法之一。目前，氮、磷、硼、硫等杂原子被成功的掺杂到碳量子点的结构中，并获得不同的光学性能。

铜离子作为一种微量元素，于人的身体健康息息相关。人体内铜离子浓度的升高，会严重损害肝脏和肾脏等器官，对人类的身体健康产生严重的危害。特别是随着工业化进程的推进，大量工业废水和废弃物的排放使得生活环境水中铜离子的浓度急剧增长。因此，对水环境中的铜离子浓度进行准确、连续的检测成为亟待解决的问题，这就为离子传感器的应用提供了广阔的空间。目前，许多技术被用于检测水环境中的铜离子，包括，离子色谱、电化学技术、紫外光技术、荧光技术、比色技术等。其中，基于微纳光学功能材料的荧光传感技术在铜离子检测方面展示出响应快、检测限低、线性范围宽等优点，是一类具有重要应用价值的铜离子传感器。因此，开发一种简单有效的可用于检测铜离子的荧光纳米材料和用该材料检测铜离子的方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种硼氮共掺杂荧光碳量子点、制备方法及其在用于制备简单、快速、高选择性的铜离子传感器中的应用。

本发明所述的硼氮共掺杂荧光碳量子点的制备方法，其步骤如下：

(1)将葡萄糖、二氰二胺和硼酸混合，葡萄糖、二氰二胺和硼酸的质量分别为1～2g、0.1～0.5g和0.2～1g，将上述混合物研磨5～10分钟，得到葡萄糖、二氰二胺和硼酸的混合物；

(2)将步骤(1)得到的混合物在180～200℃下热处理0.5～2h，得到硼氮共掺杂的碳材料；

(3)将步骤(2)得到的碳材料加入到去离子水中，去离子水的体积为400～500mL，室温搅拌10～20分钟，然后过滤除去不溶解的杂质，获得硼氮共掺杂的碳量子点水溶液；

(4)将步骤(3)得到的硼氮共掺杂碳量子点水溶液除去水溶液，经真空干燥后得到硼氮共掺杂荧光碳量子点。

本发明所述的硼氮共掺杂荧光碳量子点，其由上述方法制备得到。

本发明所述硼氮共掺杂荧光碳量子点中硼和氮原子的含量分别为0.5～10wt％和3～15wt％。

本发明制备的硼氮共掺杂荧光碳量子点表现出很好的选择性，在硼氮共掺杂荧光碳量子点水溶液中加入铜离子后，硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光被明显地淬灭，而其他离子的加入并不会引起硼氮共掺杂荧光碳量子点的荧光淬灭。因此，硼氮共掺杂荧光碳量子点可以用在铜离子的检测中，用于制备铜离子传感器。本发明所述的铜离子传感器的制备方法，其步骤如下：