[发明专利]一种碳量子点比率荧光传感器及其制备方法和应用

说明书

一种碳量子点比率荧光传感器及其制备方法和应用，该传感器由以下方法制得：四苯基卟啉四磺酸和柠檬酸溶解于超纯水，四苯基卟啉四磺酸和柠檬酸的摩尔比介于1:250到1:5，随后将溶液加入到高压反应釜中进行水热反应，反应温度不低于180℃，时间不少于6小时，最后在纯水中透析去除未参与反应的碳源和氮源，既得碳量子点比率荧光传感器。本发明得到的碳量子点，具有良好的光稳定性和生物相容性，此外还具备良好的pH稳定性，适用于环境样本、饮用水以及生物样本中的铜离子检测，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于比率荧光传感器领域，具体涉及一种铜离子检测用碳量子点比率荧光传感器及其制备方法和应用。

背景技术

铜元素广泛存在于自然界中。在人体内，低浓度的二价铜离子参与多个生命过程，如生物催化反应酶的辅酶、生物运输和生物合成等。然而，当人体内铜离子浓度高于1微摩尔每升（μmol/L）时，则会导致一些必需酶的活性被抑制，生物氧化/还原过程异常，并损害神经系统。我国生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）所规定的铜离子含量上限为15.7 μmol/L。因此，实现饮用水及生理环境中铜离子的高灵敏检测，具有重要意义。

目前常用的铜离子浓度的检测手段主要分为直接法和间接法两类。其中，直接法利用铜离子本身的物理、化学性质对其进行检测，包括原子吸收光谱法、原子发射光谱法和离子选择性电极法；而间接法则利用铜离子和指示剂（如分子探针）之间的特异性化学反应或超分子作用产生的信号变化实现铜离子的定量分析，包括传统的铜离子指示剂以及荧光传感器。荧光传感器因其高灵敏度、信号直观、操作便捷等优势，近年来成为开发热点。其中，比率荧光探针以相同条件下测定的荧光强度之比作为输出信号，能够有效降低各种环境因素干扰，进一步提高检测的灵敏度和准确性。

目前，比率荧光传感器通常采用多种荧光团（如有机荧光染料、量子点、金/银纳米簇、上转换发光材料等）混合或组装的方法实现多波长荧光的整合，然而具有制备过程复杂、多色荧光团之间存在电子/能量相互作用等劣势，且通常出现不同批次传感器之间的荧光比率差异。通过在纳米荧光材料中掺杂荧光微扰元素引入新的能级，可制备出双波长发射的纳米荧光材料，如Mn或Cu掺杂的ZnS量子点。进一步通过电子转移机制调控双波长荧光强度比，实现金属离子或有机磷的比率荧光检测。碳量子点是一种优良的荧光团，具有良好的水溶性、低毒性、环境友好、原料来源广、成本低好等诸多优点。自碳量子点被首次发现以来，研究者开发出一系列合成方法，并在医学成像、环境监测、化学分析、发光器件、能源开发等领域都取得了广泛应用。目前，将单色碳量子点与其他荧光团组装构建比率荧光传感器已被成功应用于铜离子检测，而合成比率荧光碳量子点并将其用于检测铜离子还未见报道。

发明内容

解决的技术问题：针对目前比率荧光传感器构建技术中的问题，本发明提供了一种碳量子点比率荧光传感器及其制备方法和应用。

技术方案：一种碳量子点比率荧光传感器的制备方法，四苯基卟啉四磺酸和柠檬酸溶解于超纯水，四苯基卟啉四磺酸和柠檬酸的摩尔比介于1:250到1:5，随后将溶液加入到高压反应釜中进行水热反应，反应温度不低于180℃，时间不少于6小时，最后在纯水中透析去除未参与反应的碳源和氮源，既得碳量子点比率荧光传感器。

优选的，上述选用四苯基卟啉四磺酸和柠檬酸的摩尔比为1:50，反应温度为200℃，时间为8小时。

上述制备方法制得的碳量子点比率荧光传感器。

上述碳量子点比率荧光传感器在铜离子检测中的应用。