[发明专利]基于氮磷掺杂碳量子点的制备方法及其在柠檬黄快速检测中的应用

说明书

基于氮磷掺杂碳量子点的制备方法及其在柠檬黄快速检测中的应用，涉及柠檬黄的快速检测技术领域。常温下将葡萄糖、乙二胺和浓磷酸混合进行反应，反应结束并冷却后用透析膜透析，冷冻干燥后，得基于氮磷掺杂碳量子点N,P‑CDs。碳量子点N,P‑CDs在检测方面具有成本低、易制备、优异的光学性能、良好的生物相容性及低毒性等优点，是一种环境友好型纳米材料，被认为具有替代传统的荧光染料和金属量子点的前景。碳量子点作为荧光探针不仅灵敏度高，选择性好，还具有简单、快速、重现性好等优势。

技术领域

本发明涉及柠檬黄的快速检测技术领域。

背景技术

柠檬黄是一种人工合成的偶氮色素，通常被用于食品、化妆品和药品的着色剂。然而，研究表明过量摄入柠檬黄会对人体健康构成严重威胁。1964年联合国粮农组织和世界卫生组织下的食品添加剂联合专家委员会第一次评估了柠檬黄的毒理学特性。随后，科学家对柠檬黄的危害进行深入探索，发现柠檬黄对人体淋巴细胞有遗传毒性并能直接与DNA结合，并且柠檬黄的摄入与焦虑、多动、睡眠失常等行为具有直接的因果关系。因此，建立一种快速、简单、准确、高灵敏的食品中柠檬黄快速检测方法对保障人类健康具有重要意义。

现有的柠檬黄检测技术主要包括电化学分析法、分光光度法、高效液相色谱法、高效薄层色谱法及毛细管电泳法。这些方法通常存在成本高、耗时长、设备贵、操作繁琐或样品制备过程复杂等不可避免的缺点，限制了它们在常规分析检测中的应用。近年来，荧光分析法因其灵敏度高、选择性好、测定速度快的特点，吸引了人们的广泛关注。目前，已有研究表明，基于金属纳米簇的荧光探针在柠檬黄检测方面展现出选择性好、灵敏度高的优势。然而，基于金属纳米材料的荧光探针不仅成本高、制备过程复杂，还存在生物毒性大、环境污染严重的问题。因此，探寻成本低、制备简单的环境友好型纳米材料用于分析检测是十分必要的。

碳量子点（CDs）是一种近似球形、尺寸小于10 nm的表面富有羧基和氨基的新型荧光碳纳米材料。自2004年首次发现CDs以来，由于其具有高稳定性、低毒性、高水溶性和良好的生物相容性等优点，已广泛应用于生物成像、光学催化、生化传感等领域。近期研究表明，CDs在食品添加剂（如姜黄素、谷胱甘肽、孔雀石绿等）快速检测方面展现出良好的应用前景。

目前，已有报道表明，CDs能够作为探针用于柠檬黄的选择性检测。如Mahnaz等以沙枣为原料，通过水热法制备CDs，并将其用于食品样品中柠檬黄的检测，其检测限为86nM。Xu等以芦荟为碳源制备氮掺杂的CDs（N-CDs），其在柠檬黄检测中获得了低至73 nM的检测限。Gumrukcuoglu等以尿素和甘三醇为原料制备氮掺杂的CDs（N-CDs），将其用于食品样品中柠檬黄的检测，检测限为180 nM。但是，现有基于CDs的荧光探针的检测性能仍有较大提升空间。因此，有必要探寻CDs制备新路径以最大限度地提升CDs探针对柠檬黄检测的灵敏度，从而为开发便携式柠檬黄快速检测器件提供理论依据及技术平台。

发明内容

针对现有的基于CDs的柠檬黄检测技术灵敏度的不足，本发明提出了一种基于氮磷掺杂碳量子点的制备方法。

本发明的技术方案是：常温下将葡萄糖、乙二胺和浓磷酸混合进行反应，反应结束并冷却后用透析膜透析，冷冻干燥后，得基于氮磷掺杂碳量子点N,P-CDs。

本发明以廉价的葡萄糖、乙二胺、浓磷酸为反应前体，在不引入外源热源的情况下，通过酸碱中和自放热法制备碳量子点N,P-CDs，不仅成本低，该碳量子点N,P-CDs作为荧光探针还具有灵敏度高、选择性好等优势，相较于传统的柠檬黄检测方法，如电化学分析法、分光光度法、高效液相色谱法、高效薄层色谱法及毛细管电泳法，其还展现出简单、快速、低成本的优势。

碳量子点N,P-CDs在检测方面具有成本低、易制备、优异的光学性能、良好的生物相容性及低毒性等优点，是一种环境友好型纳米材料，被认为具有替代传统的荧光染料和金属量子点的前景。碳量子点作为荧光探针不仅灵敏度高，选择性好，还具有简单、快速、重现性好等优势。