[发明专利]硫氮掺杂的碳量子点及其制法与在汞离子检测中的应用

说明书

本发明公开了一种硫氮掺杂的碳量子点及其制法与在汞离子检测中的应用，该硫氮掺杂的碳量子点是以柠檬酸为碳源、二巯基丁二酸为硫源、浓氨水为氮源和pH调节剂经水热法制成的表面巯基化的硫氮掺杂的碳量子点，用于检测水中的汞离子浓度，通过荧光光谱法，绘制荧光强度曲线的方法实现。与现有技术相比，本发明克服了传统汞离子检测方法设备成本高、操作复杂、存在环境危害性等问题，该碳量子点应用在汞离子检测中，采用上述碳量子点利用荧光淬灭效应来检测汞离子，具有制备方法、检测方法简单、检测快速方便、结果准确等优点。

技术领域

本发明涉及金属离子检测技术领域，特别涉及一种硫氮掺杂的碳量子点及其制法与在汞离子检测中的应用。

背景技术

重金属离子污染已成为严重危害人类健康和环境的世界性问题，汞离子(Hg²⁺)是毒性最强的重金属离子之一，很容易通过食物链在人体内积累而引起一系列健康问题如神经紊乱、胃、肠间隔穿孔和肾功能衰竭等。Hg²⁺的传统测定方法有原子吸收光谱法(AAS)、阳极溶出伏安法(ASV)、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)和电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)，这些方法往往需要昂贵和复杂的仪器、耗时和复杂的样品预处理程序。基于功能化多壁碳纳米管、贵金属纳米粒子(如Au和Ag)以及半导体量子点(QDs)等多种新型传感器也被开发出来用于Hg²⁺的测定，但是这些传感器需要多个前处理步骤，合成条件苛刻，并且原材料价格昂贵。

近年来，碳量子点(CQDs)作为一种新的荧光纳米粒子成为研究的热点。CQDs通常为球形结构，粒径小于10nm，具有较强且稳定的荧光，与有机染料、量子点和贵金属纳米颗粒相比，CQDs具有优异的水溶性、良好的光稳定性、超强的生物相容性和低毒性，碳量子点可以有效地应用于化学传感器和生物传感器的实际应用中。根据文献调研显示，通过水热法制备CQDs具有简单、易操作、成本低等优点，目前已成为制备CQDs最常用的方法之一，合成的CQDs表面通常带有羟基、羧基或氨基，可以与金属离子和重金属离子配位从而引起荧光的变化，用于检测金属离子。

有鉴于此，研究开发一种选择性高、灵敏度高的Hg²⁺检测方法具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提供一种硫氮掺杂的碳量子点及其制法，以一步水热法合成的硫氮共掺杂的碳量子点作为荧光探针，克服了传统汞离子检测方法设备成本高、操作复杂、存在环境危害性等问题，具有制法简单、检测快速方便、结果准确等优点。

本发明的另一目的在于提供上述硫氮掺杂的碳量子点在汞离子检测中的应用，具体为采用上述硫氮掺杂的碳量子点利用荧光淬灭效应来检测汞离子的方法。

本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：

一种硫氮掺杂的碳量子点，该硫氮掺杂的碳量子点是以柠檬酸为碳源、二巯基丁二酸为硫源、浓氨水为氮源和pH调节剂经水热法制成的表面巯基化的硫氮共掺杂的碳量子点。

作为本发明的实施方式的优选方案之一，所述的二巯基丁二酸、柠檬酸、浓氨水的添加量为0.2-0.8g：0.5-1.5g：8-12mL。

作为本发明的实施方式的优选方案之一，所述的浓氨水的浓度为10-15mol/L。

本发明的一种上述的硫氮掺杂的碳量子点的制法，其包括如下步骤：

S1：将柠檬酸、二巯基丁二酸加入到去离子水中，加入浓氨水调节溶液至碱性充分溶解后，得到溶液A；

S2：将溶液A转移到聚四氟乙烯内衬中之后在不锈钢反应釜中高温反应一段时间，得到溶液B；

S3:将溶液B转移到纯水中透析一段时间，得到溶液C；

S4：将溶液C抽滤、冷冻干燥后，得到粉末状硫氮掺杂的碳量子点S,N-CQDs。