[发明专利]一种基于锌掺杂碳纳米材料和ZnCdS QDs构建的比率荧光pH传感器及其构建方法

说明书

本发明公开了一种基于锌掺杂碳纳米材料和ZnCdS QDs构建的比率荧光pH传感器及其构建方法。该方法包括以下步骤：(1)制备锌掺杂碳纳米材料(Zn：CNM)；(2)制备ZnCdS QDs；(3)构建双发射比率荧光pH传感器。本发明提供的Zn：CNM/ZnCdS QDs pH传感器制备方法，反应条件温和、绿色、简便，与传统抗坏血酸的检测方法相比，不需要昂贵的仪器和专业培训的人员来进行操作即可检测，同时具有省时省力，具有检测限低，准确性好，简单快速检测的优点。

技术领域

本发明属于分析检测技术领域，具体涉及一种基于锌掺杂碳纳米材料和ZnCdSQDs的双发射比率荧光pH传感器及其构建方法。

背景技术

目前，碳纳米材料研究应用中是最为广泛的纳米材料。碳纳米材料是一种碳材料，至少有一维分散相尺度小于100nm，具有耐腐蚀性、高耐热性、高硬度、导电性等化学和物理特征。以碳元素为基础的纳米材料非常多，包括石墨烯、富勒烯、碳纤维、金刚石、碳纳米管和碳量子点。碳纳米材料的特征也受物质来源、制备方法、掺杂、条件等各因素影响。而掺杂其他元素是提高碳纳米材料功能的一种有效方法，即通过把其他杂元素引入碳纳米材料中，可以调整碳纳米材料的电子结构，从而影响其功能。如今，掺杂其他元素的碳纳米材料已经得到了广泛的研究和应用。由于金属离子具有很强的还原性，便可通过掺杂将金属离子引入碳纳米材料，这种方法不同于采用其他表面功能化方式进行的改性，即非共价键结合改性和共价键结合改性，掺杂金属离子会使碳纳米材料在某些方面产生一些新的特性和新的应用。

尽管许多研究表明掺杂可以改善碳纳米材料的光学性能，但很少有基于掺杂对碳纳米材料的光学性能进行分析的报道。迄今为止，基于碳纳米材料的荧光性检测方法因其出色的检测特性被广泛应用，不仅有很高的灵敏度，并且选择性好、重现性高、检测速度快，同时，在现场测定(如荧光成像技术)和生物应用等面具有较大优势。因为碳纳米材料的荧光强度依赖于pH值，并且pH传感对生物细胞、生态环境、食品或药物安全性等都有着重要意义，故而荧光pH传感器是基于碳纳米材料荧光特性的重要应用之一。已发表文献方法的共同点是使用单个荧光强度对pH的响应来实现对pH值的测量。而与单一发射的荧光传感器相比，荧光比率技术更占优势，即利用在两个不同波长下测定的荧光强度的比率对物质进行检测，可以减少背景的干扰，使结果更加准确。因此，荧光比率技术已经应用在各种领域，并且，现在也开发出各种pH比率荧光传感器。在这些方法中，有些使用荧光染料构建双发射比率型荧光探针。但是，并非所有碳纳米材料的荧光强度都随着pH值变化或对pH具有强依赖性，因此如何适当改善碳纳米材料的性能是实际应用中的重要研究。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种基于锌掺杂碳纳米材料和ZnCdSQDs的双发射比率荧光pH传感器及其构建方法。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于锌掺杂碳纳米材料和ZnCdS QDs构建双发射比率荧光pH传感器的方法，包括以下步骤：

(1)制备锌掺杂碳纳米材料

将乙醇胺溶液和溶剂混合搅拌，再依次加入乙酸锌和磷酸，于600～800W微波辐射5～10min，冷却后透析24～30h，制得锌掺杂碳纳米材料；所述乙醇胺、磷酸和溶剂的体积比为1～2:2～4:4～8；混合溶液中乙酸锌的终浓度为0.005～0.01g/mL；

(2)制备ZnCdS QDs