[发明专利]一种阳离子碳点及其制备方法与在纳米银检测中的应用

说明书

本发明公开了一种阳离子碳点及其制备方法与在纳米银检测中的应用。所述阳离子碳点的制备方法包括如下步骤：喹哪啶红和碱的混合水溶液进行超声震荡，然后加入酸调节pH值至中性即得。本发明利用阳离子碳点表面正电性以及纳米银表面负电性的特点，通过静电作用改变阳离子碳点的荧光特性，从而实现对纳米银的快速定量检测。本发明可拓展到其它纳米金属颗粒，为后续类似研究提供一定的指导意义。本发明所构建的阳离子碳点可与纳米银发生显色反应，反应后颜色受纳米银尺寸影响，且颜色随纳米银浓度增大而加深。利用这一特性，可对纳米银的尺寸和浓度进行快速分析。

技术领域

本发明涉及一种阳离子碳点及其制备方法与在纳米银检测中的应用。

背景技术

纳米金属是指粒径在纳米级(1～100nm)的粉末状金属单质。纳米金属具有一系列优异的理化性能，如导电性能、抗菌性能和抗紫外性能，因而被广泛应用于印刷、包装、纺织、医疗、家具家电、儿童玩具、电子元器件等领域。纳米金属的性能与其粒径有直接关系。比如，当纳米银粒径在25nm左右时，对大肠杆菌、淋球菌、沙眼衣原体等数十种致病微生物表现出明显的抑制和杀灭作用，且粒径越小，杀菌性能越强。然而，纳米金属在生产和使用过程中，可能通过释放作用进入周围环境，从而对生态环境和人体健康造成潜在危害。研究表明，纳米金属的毒性可能与其被氧化后释放出重金属离子有关，且许多纳米金属本身具有一定的细胞毒性和遗传毒性。因此，有必要对不同环境不同介质中的纳米金属进行检测，为后续的风险评估提供数据支持，从而确保生态系统安全和人体健康。

纳米金属的检测方法多种多样。传统方法主要包括原子吸收/发射光谱法(AAS/AES)、电感耦合离子浆串联质谱法(ICP-MS)等。这些方法通常需要对纳米金属样品进行消解，前处理过程耗时较长，且所需仪器设备昂贵，需要专业技术人员操作，不适合现场筛查和快速检测。因此，发展高灵敏、超快速的纳米金属检测方法十分必要。目前比较普遍的快速检测方法为利用纳米金属和有机荧光染料之间的荧光增强/淬灭效应实现对纳米金属的检测。此外，纳米金属(如纳米金、纳米银)和荧光染料之间的荧光增强效应被广泛应用于生物领域的细胞成像。近年来，利用纳米材料技术构建的纳米传感器被广泛应用于不同环境不同介质中危害物的快速检测，并取得了良好效果。其中，以荧光量子点为代表的新型纳米材料在危害物的快速高效检测中发挥了巨大作用，得到了广泛重视。

量子点(quantum dots，QDs)是一类具有荧光发射能力的纳米半导体材料，尺寸分布从几纳米到几十纳米(Smith AM,Gao X H,Nie S M.Quantum dot nanocrystals for invivo molecular and cellular imaging.Photochemical and Photobiology 2004,80,377–385.)。与有机荧光染料相比，量子点具有一些列优异的光学性质，如宽激发窄发射，激发波长与发射波长不重叠或重叠小；发射波长可根据尺寸大小来调节；较强的荧光强度和荧光稳定性等。组成量子点的材料种类众多，常见的有IIB-VIA族元素(如CdSe，CdTe)和IIIA-VA族元素(如InP,InAs)。量子点还可由含碳的有机物为原料制得，此类量子点被称作碳量子点或碳点(carbon dots,CDs)。碳量子点是量子点家族中的新成员，其形貌近似球形，尺寸一般小于10nm，表面通常含有大量的亲水性官能团(羟基、羧基等)，可使其稳定分散在水溶液中(Baker S N,Baker G A.Luminescent Carbon Nanodots:EmergentNanolights.Angewandte Chemie International Edition 2010,49,6726-6744.)。

量子点在小分子物质以及重金属离子的检测方面已得到广泛应用，具有响应快速、灵敏度高等优点。然而，量子点在纳米金属检测方面的研究鲜有报道。因此，有必要开发新型的量子点，并探索其在纳米金属快速检测中的应用。

发明内容