[发明专利]一种乙二胺功能化碳量子点的制备方法及其在邻苯二酚检测中的应用

说明书

本发明提供了一种乙二胺功能化碳量子点的制备方法及其在邻苯二酚检测中的应用。通过酰胺化反应和保护/去保护法将乙二胺引入到碳量子点表面合成了乙二胺功能化的碳量子点，所用制备过程简单、原料来源广泛、价格低廉，获得复合物具有目标检测物选择性结合功能。在中性环境中，邻苯二酚可与乙二胺功能化碳量子点表面的乙二胺快速反应产生静态复合物，该类静态复合物引起了乙二胺功能化碳量子点核态和表面态荧光的同步淬灭。邻苯二酚浓度与乙二胺功能化碳量子点的荧光淬灭值呈现出良好的线性关系，检测限达0.07mg/L。本发明建立了一种简单快速的邻苯二酚荧光量化分析方法，对于邻苯二酚的检测具有极高的选择性和抗干扰性。

技术领域

本发明属于碳纳米材料荧光探针的制备和有机污染物检测技术领域，尤其是涉及一种乙二胺功能化碳量子点的制备方法及其在邻苯二酚检测中的应用。

背景技术

邻苯二酚作为一种有机原材料被广泛应用于生产药物、光稳定剂、杀虫剂、抗氧化剂、染料等。在生产和应用过程中，其易进入环境水体，并在很低的浓度下对人体健康和生态环境产生严重的危害。间苯二酚和对苯二酚作为邻苯二酚的同分异构体与其具有相似的结构，三者经常在水体中共存。因此，建立一种高选择性的检测方法用于量化分析邻苯二酚具有重要的现实意义。目前，多种分析方法已应用于邻苯二酚的定量检测，如高效液相色谱法，光谱法，气相色谱/质谱法，化学荧光法和电化学检测法等。这些方法大都需要价格高昂的检测仪器、耗时且复杂的前处理步骤。因此，开发新的既快速又方便的量化分析技术用于邻苯二酚的检测仍十分必要。

近年来，荧光检测法因具有极高的检测灵敏度、简易的分析步骤和需要相对便宜的检测仪器已经获得越来越多研究者的关注。相比于有机类或无机类的荧光探针如碲化镉量子点、呋喃红、钙红等，具有荧光稳定性高且耐光漂白、激发光宽而连续、发射光可调节、生物相容性好等多种优越性能的碳量子点在荧光分析领域备受青睐。通过分析其荧光强度的改变，碳量子点已被用于检测多种金属离子和有机分子，但使用碳量子点分析邻苯二酚的研究还鲜有报道。结构相近的同分异构体的存在易对邻苯二酚的检测产生干扰；此外，基于碳量子点荧光探针的设计普遍选择最大激发波长(多数在360nm左右)或最大发射波长作为检测波长。实际上，碳量子点的荧光具有多种复杂的来源，荧光信号的改变与其不同的发光位点(如sp2碳核、表面缺陷等)及相应的激发波长具有密切的联系。若能找出目标分析物所引起的碳量子点荧光改变与碳量子点内部荧光发射位点之间的关系，不但便于找到更佳的检测条件，更能建立更加高效和抗干扰的检测方法。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种乙二胺功能化碳量子点的制备方法及其在邻苯二酚检测中的应用，本发明通过功能化设计，实现了碳量子点表面的乙二胺修饰，邻苯二酚可与碳量子点表面乙二胺保留的一端氨基基团发生反应生成静态复合物，引起来自乙二胺功能化碳量子点内核态和表面态荧光的同步淬灭。在一定范围内，邻苯二酚浓度与乙二胺功能化碳量子点的荧光淬灭值呈现出良好的线性关系，且此功能化碳量子点探针在其他多种有机污染物和各类阴阳离子共存时对邻苯二酚的检测体现出的极高的选择性和抗干扰性。

以本发明通过保护/去保护法和酰胺化反应将乙二胺修饰到碳量子点表面获得功能化碳量子点。乙二胺功能化碳量子点上的乙二胺分子保留氨基端可与溶液中的邻苯二酚快速发生化学反应生成静态复合物，从而有效地淬灭了乙二胺功能化碳量子点的内核态及表面态荧光，基于此选择具有激发波长独立性且发射峰更窄的内核态对应激发波长成功建立了一种简单快速且具有高灵敏度和选择性的邻苯二酚荧光量化分析方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种乙二胺功能化碳量子点的制备方法，包括以下步骤：

(1)将柠檬酸和尿素溶解在乙二醇中，搅拌，加热，过滤，以去离子水为透析外液透析，透析液经冷冻干燥后得到碳量子点粉末；

(2)将步骤(1)中的碳量子点粉末加入到2-(N-吗啉)乙磺酸缓冲液内，经超声分散后通入氮气；