[发明专利]一种双发射碲化镉量子点荧光传感器及其快速检测水中砷离子的应用

说明书

本发明公开了一种双发射碲化镉量子点荧光传感器及其快速检测水中砷离子的应用，该量子点是碲粉在无氧条件下与硼氢化钠作用生成碲氢化钠，再与氯化镉、巯基丙酸反应生成巯基修饰的碲化镉量子点。通过控制反应时间和pH值，控制生成尺寸在2～4nm的绿色荧光碲化镉量子点和尺寸在4～7nm的红色荧光碲化镉量子点。通过二氧化硅包覆红色荧光碲化镉量子点使其不与砷离子作用，实现以红色为背景，利用绿色荧光强度变化，对金属砷离子的快速检测。该方法具有灵敏度高、特异性好、稳定性高、响应快、重复性好等优点，其中砷离子的检出限为0.12ppm，并且肉眼可观察明显变化趋势，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于纳米材料制备和化学分析检测技术领域，具体涉及一种双发射碲化镉量子点荧光传感器及其快速检测水中砷离子的应用。

背景技术

砷在是常见的污染物之一，自然界中存在有机砷和无机砷，无机砷对人体的危害更大。砷侵入人体后，除由尿液、消化道排泄外，会积聚在肝、肾、脾、头发等处。砷可以诱导细胞癌变，引发肿瘤细胞恶性增殖。并且砷能够通过母体进入未出生婴儿的代谢系统，造成胎儿畸形和其他先天性疾病。无机砷主要以As(III)和As(V)存在，其中，As(III)的危害最大。具体存在形式取决于水体的氧化还原电位和pH。由于以上危害，世界卫生组织(WHO)规定，饮用水中As(III)离子浓度不能超过10ppb。目前，检测As(III)的方法有原子吸收光谱法(AAS)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)、原子荧光光谱(AFS)等，这些检测方法需要借助大型设备，仪器造价昂贵，需要专人维护，检测成本较高，且样品预处理复杂，工作效率较低。因此，发展一种快速、灵敏且成本低廉的As(III)检测手段非常必要。

发明内容

本发明的目的是在于针对目前技术存有的不足，提供一种能够快速检测水中砷离子的双发射碲化镉量子点荧光传感器。利用巯基修饰的碲化镉量子点可与砷离子形成配位化合物导致荧光强度变化，从而达到检测砷离子的目的。并且以二氧化硅包覆的红色碲化镉量子点为背景，提高了肉眼观察荧光颜色变化的灵敏度。

为实现上述目的，本发明的双发射碲化镉量子点荧光传感器是由绿色荧光碲化镉量子点和包覆二氧化硅的红色荧光碲化镉量子点组成；其中，所述绿色荧光碲化镉量子点是尺寸介于2～4nm的黄色固体粉末，其最大激发波长为360nm、最大发射波长为540nm；所述红色荧光碲化镉量子点是尺寸介于4～7nm的褐色固体粉末，其最大激发波长为410nm、最大发射波长为695nm。

上述绿色荧光碲化镉量子点的制备方法为：在无氧条件下，将碲粉、硼氢化钠加入去离子水中，磁力搅拌至黑色碲粉消失，溶液呈透明状停止搅拌，得到碲氢化钠溶液；在无氧条件下，将氯化镉、巯基丙酸加入去离子水中，并加入氢氧化钠调节pH至7～8，然后加入碲氢化钠溶液，冷凝回流反应至溶液荧光呈绿色，停止反应，用无水乙醇洗涤离心，将沉淀烘干，得到黄色固体粉末。

上述红色荧光碲化镉量子点的制备方法为：在无氧条件下，将碲粉、硼氢化钠加入去离子水中，磁力搅拌至黑色碲粉消失，溶液呈透明状停止搅拌，得到碲氢化钠溶液；在无氧条件下，将氯化镉、巯基丙酸加入去离子水中，并加入氢氧化钠调节pH至12～13，然后加入碲氢化钠溶液，冷凝回流至反应溶液荧光呈红色，用无水乙醇洗涤离心，将沉淀烘干，得到褐色固体粉末。

上述制备方法中，所述碲粉与硼氢化钠的质量比为3:3～5，所述氯化镉与巯基丙酸、碲氢化钠的质量比为1:2～3:1～2。