[发明专利]一种发射光谱可变碳点的制备及其检测pH值的应用

说明书

本发明公开了一种发射光谱可变碳点的制备及其检测pH值的应用，属于纳米材料与荧光光谱技术领域。本发明以3，5二氨基苯甲腈作为碳源制备发射光谱可调的碳点，该碳点作为探针，具有良好的抗离子干扰能力，光稳定性以及不受激发影响的稳定的峰值波长，起到提高检测精度的作用。用碳点发射的波长来检测pH，比用发射强度来检测pH更简便且具有直观性。线性范围为6.0‑7.7。本发明中的发射可调碳点可以作为探针检测饮用水pH值，具有良好的可逆性，检测时间在十分钟内，这对于动态环境的pH监测具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种发射光谱可变碳点的制备及其检测pH值的应用，属于纳米材料与荧光光谱技术领域。

背景技术

pH是生物体的一个重要参数，生物活动只能在有限的pH范围内进行。环境中微小的pH变化就可能对生物体产生巨大的影响。因此，实时观察环境或活体中pH的变化是非常重要的。同时，由于不同水源土壤中含有不同类型的离子，饮用水的pH值也会发生变化，这意味着pH是评价饮用水/矿泉水质量的重要参数。因此，开发一种合成路线简单、效率高、抗干扰能力强的pH敏感碳点是非常有价值的。

目前使用的pH计是检测水体pH的常用方法。在实际测量过程中，pH计需要校准才能使用，多次的校准会导致测量数据不够准确，稳定；并且校准采用的缓冲液容易变质，这进一步增加了pH计测量数据的不准确性。除此以外，由于尺寸的限制，pH计无法用于微量检测。与pH计相比，基于荧光纳米材料的pH传感器具有更高的灵敏度，也可用于痕量样品的检测。荧光分析法是一种有效的光谱化学分析手段。荧光光谱能表征分子在性质和构象上的变化，目前已广泛应用于生命科学、环境科学、材料科学、食品科学、公安情报以及工农业生产等诸多领域，具有灵敏度高、线性范围宽、可选参数多利于提高方法的选择性等优点。

碳点(CDs)是一种尺寸小10nm的新型零维光致发光纳米材料。其具有优异的宽范围荧光、稳定的光学性能和生物兼容性，并且还具有简单而丰富的合成途径和无污染的前体，因此适合应用于pH的检测。而在已有的利用碳点检测水体pH的报道中，大多数pH依赖碳点易受激发波长影响，具有较弱的抗离子干扰能力，容易受到温度变化的影响，或对pH近中性范围内的荧光变化不够敏感且检测结果不直观。这限制了碳点在pH传感器领域的应用。

发明内容

[技术问题]

目前使用的pH计是检测水体pH的常用方法。与pH计相比，基于荧光纳米材料的pH传感器具有更高的灵敏度性质，也可用于痕量样品的检测。而在已有的利用碳点检测水体pH的报道中，大多数pH依赖碳点易受激发波长影响，抗离子干扰的能力较弱，容易受到温度变化的影响，或对pH近中性范围内的荧光变化不够敏感且检测结果不直观。

[技术方案]

针对上述问题，本发明提供了一种发射光谱可变碳点的制备方法及其检测pH的应用，本发明使用发射可变的碳点作为探针，选择3，5二氨基苯甲腈作为碳源并利用热溶剂法合成碳点，使其量子产率优于大部分pH敏感的碳点，因而pH检测的结果更为直观。

本发明提供了一种制备发射光谱可变的碳点的方法，所述方法为：以3，5二氨基苯甲腈为碳源，采用水热法在180～200℃下反应10～14h，反应结束后浓缩、提纯、干燥制得发射可变荧光碳点。

在本发明的一种实施方式中，所述3，5二氨基苯甲腈为碳源与无水乙醇混合后进行水热反应，3，5二氨基苯甲腈和乙醇的用量比为1：(1～2)(mg/mL)。

在本发明的一种实施方式中，所述水热法在180～200℃下反应12h。

在本发明的一种实施方式中，所述浓缩为将反应后的产物置入真空蒸发仪中，蒸发至原体积的1/4。

在本发明的一种实施方式中，所述提纯是将浓缩后的溶液通过硅胶柱层析色谱进行提纯，洗脱剂选择甲醇与二氯甲烷，体积比为1：4。