本發(fā)明屬于熒光納米材料和高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種用于檢測銀離子和巰基丁二酸的氮摻雜碳點(diǎn)的制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

銀作為一種具有優(yōu)秀性能的金屬很早便被人類所應(yīng)用于日常生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，尤其近些年納米銀作為一種納米材料在電子、電鍍、新能源、食品和催化材料等行業(yè)有著特殊的導(dǎo)電、殺菌、防腐、催化和光學(xué)特性，而被廣泛利用。因此檢測溶液中銀離子是科研和工業(yè)等領(lǐng)域的重要工作之一。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對銀離子檢測速度和檢測限的要求也越來越高。例如，在檢測工業(yè)廢水中銀離子含量是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，需要快速準(zhǔn)確的得到檢測結(jié)果。

巰基丁二酸是冷燙劑的主要組分，還用于絡(luò)合隱蔽、生化研究、重金屬解毒劑及橡膠工業(yè)。現(xiàn)有巰基化合物檢測方法主要有色譜法和電化學(xué)方法等，這些方法一般耗時(shí)較長，費(fèi)用較高，因此快速準(zhǔn)確的對巰基丁二酸進(jìn)行檢測也十分重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明創(chuàng)造的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種無毒性，溶液穩(wěn)定性好，并且具有高靈敏性的用于檢測銀離子和巰基丁二酸的氮摻雜碳點(diǎn)及其制備方法。該碳點(diǎn)用于檢測銀離子和巰基丁二酸具有可逆的響應(yīng)性，通過碳量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度的變化可以檢測不同濃度銀離子和巰基丁二酸。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種用于檢測銀離子和巰基丁二酸的碳點(diǎn)，其特征在于，其制備方法為：

以氨基酸為碳源，將氨基酸和尿酸溶于超純水中，制得混合液；

將步驟1)中制得的混合液置于微波爐中加熱、反應(yīng)；

待步驟2)中反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)物自然冷卻至室溫，用超純水溶解，之后依次經(jīng)過離心、取上清液、將上清液進(jìn)行透析后冷凍干燥，得到復(fù)合殼層碳點(diǎn)。

所述的氨基酸為亮氨酸或組氨酸。

所述的氨基酸和尿酸的比例為：摩爾比，氨基酸∶尿酸＝1∶3-5。

所述的微波爐加熱功率為600-750w，加熱時(shí)間為1-10min。

所述的透析用透析袋的截留分子量為1～14kda。

一種用于檢測銀離子和巰基丁二酸的碳點(diǎn)的應(yīng)用：所述碳點(diǎn)作為銀離子和巰基丁二酸的檢測試劑，應(yīng)用在化學(xué)、生物工程學(xué)和生物化學(xué)中。

向含有檢測銀離子和巰基丁二酸的碳點(diǎn)的溶液中加入待測液，監(jiān)測溶液的熒光強(qiáng)度。

當(dāng)向含有檢測銀離子和巰基丁二酸的碳點(diǎn)的溶液中加入含銀離子溶液會(huì)導(dǎo)致其熒光發(fā)射能力減弱直至猝滅；向熒光猝滅的碳點(diǎn)溶液中加入巰基丁二酸溶液會(huì)導(dǎo)致其熒光發(fā)射能力逐漸恢復(fù)。

所述的含有檢測銀離子和巰基丁二酸的碳點(diǎn)的溶液中的溶劑為水溶液、乙醇溶液、氯仿溶液或者細(xì)胞溶液。

根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于：所述的含有檢測銀離子和巰基丁二酸的碳點(diǎn)的溶液中，復(fù)合殼層碳點(diǎn)濃度為0.1-100mg/ml。

本發(fā)明創(chuàng)造帶來的有益效果為：

本發(fā)明基于碳點(diǎn)的熒光銀離子和巰基丁二酸檢測劑具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，生物相容性以及低毒性，同時(shí)光學(xué)性能良好，且檢測速度快，結(jié)果準(zhǔn)確性和可靠性高，檢測限低；該檢測劑用于檢測銀離子和巰基丁二酸時(shí)可重復(fù)使用；其制備方法工藝簡單、易于操作，制備成本低，易于推廣。

附圖說明

圖1：實(shí)施例1制備的檢測銀離子和巰基丁二酸的亮氨酸碳點(diǎn)的掃描電鏡圖。

圖2：實(shí)施例1制備的亮氨酸碳點(diǎn)的透射粒徑圖。

圖3：實(shí)施例1用于檢測銀離子和巰基丁二酸的亮氨酸碳點(diǎn)的紫外吸收譜圖。

圖4：實(shí)施例1的亮氨酸碳點(diǎn)在不同激發(fā)波長下的熒光譜圖。

圖5：實(shí)施例1的亮氨酸碳點(diǎn)對不同金屬離子溶液熒光響應(yīng)性圖。

圖6：實(shí)施例1的亮氨酸碳點(diǎn)在350nm激發(fā)波長對不同濃度銀離子溶液熒光響應(yīng)性圖。

圖7：實(shí)施例1的亮氨酸碳點(diǎn)在350nm激發(fā)波長對不同濃度銀離子溶液熒光響應(yīng)線性擬合圖。

圖8：實(shí)施例1的亮氨酸碳點(diǎn)在350nm激發(fā)波長熒光猝滅后對不同濃度巰基丁二酸溶液熒光響應(yīng)性圖。

圖9：實(shí)施例1的亮氨酸碳點(diǎn)在350nm激發(fā)波長熒光猝滅后對不同濃度巰基丁二酸溶液熒光響應(yīng)線性擬合圖。

具體實(shí)施方式

一種用于檢測銀離子和巰基丁二酸的碳點(diǎn)，其特征在于，其制備方法為：

以氨基酸為碳源，將氨基酸和尿酸溶于超純水中，制得混合液；

將步驟1)中制得的混合液置于微波爐中加熱、反應(yīng)；

待步驟2)中反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)物自然冷卻至室溫，用超純水溶解，之后依次經(jīng)過離心、取上清液、將上清液進(jìn)行透析后冷凍干燥，得到復(fù)合殼層碳點(diǎn)。

所述的氨基酸為亮氨酸或組氨酸。

所述的氨基酸和尿酸的比例為：摩爾比，氨基酸∶尿酸＝1∶3-5。

所述的微波爐加熱功率為600-750w，加熱時(shí)間為1-10min。

所述的透析用透析袋的截留分子量為1～14kda。

一種用于檢測銀離子和巰基丁二酸的碳點(diǎn)的應(yīng)用：所述碳點(diǎn)作為銀離子和巰基丁二酸的檢測試劑，應(yīng)用在化學(xué)、生物工程學(xué)和生物化學(xué)中。

向含有檢測銀離子和巰基丁二酸的碳點(diǎn)的溶液中加入待測液，監(jiān)測溶液的熒光強(qiáng)度。

當(dāng)向含有檢測銀離子和巰基丁二酸的碳點(diǎn)的溶液中加入含銀離子溶液會(huì)導(dǎo)致其熒光發(fā)射能力減弱直至猝滅；向熒光猝滅的碳點(diǎn)溶液中加入巰基丁二酸溶液會(huì)導(dǎo)致其熒光發(fā)射能力逐漸恢復(fù)。

所述的含有檢測銀離子和巰基丁二酸的碳點(diǎn)的溶液中的溶劑為水溶液、乙醇溶液、氯仿溶液或者細(xì)胞溶液。

所述的含有檢測銀離子和巰基丁二酸的碳點(diǎn)的溶液中，復(fù)合殼層碳點(diǎn)濃度為0.1-100mg/ml。

實(shí)施例1：

以下通過非限定性實(shí)例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。

(一)、檢測銀離子和巰基丁二酸的亮氨酸碳點(diǎn)的制備：

稱取0.3g亮氨酸，1g尿素，溶于9ml超純水中，完全溶解后，在家用微波爐中于700w下加熱4分30秒，待樣品冷卻至室溫后，用12ml超純水溶解。在12000轉(zhuǎn)/分鐘下離心10分鐘，取上清液。以截留分子量為14kda的透析袋透析48小時(shí)，將溶液取出，冷凍干燥，得到檢測銀離子和巰基丁二酸的亮氨酸碳點(diǎn)，于4℃下保存。

將制備的檢測銀離子和巰基丁二酸的亮氨酸碳點(diǎn)，進(jìn)行電鏡掃描，結(jié)果如圖1所示；將制備的檢測銀離子和巰基丁二酸的亮氨酸碳點(diǎn)，進(jìn)行透射粒徑分析，結(jié)果如圖2所示，從圖1和圖2可見，制備的復(fù)合殼層丙氨酸碳點(diǎn)平均粒徑為10nm，且分布均勻，成均勻分布的球形顆粒。

(二)、用于亮氨酸碳點(diǎn)紫外-可見光吸收光譜檢測：

將制備的檢測銀離子和巰基丁二酸的亮氨酸碳點(diǎn)，進(jìn)行紫外-可見光吸收光譜檢測，結(jié)果如圖3所示，從圖3可見，225nm左右和265nm左右的兩個(gè)吸收峰分別是π-π*躍遷和n-π*躍遷，可以證明碳點(diǎn)結(jié)構(gòu)的形成。

(三)、用于亮氨酸碳點(diǎn)熒光最佳激發(fā)波長檢測：

選取實(shí)施例1制備的亮氨酸碳點(diǎn)樣品用超純水配成溶液，在熒光光譜儀中用320-390nm激發(fā)波長熒光測試熒光光譜圖，結(jié)果如圖4所示，從圖4可見，制備的復(fù)合殼層丙氨酸碳點(diǎn)在320-390nm激發(fā)波長下熒光強(qiáng)度先增強(qiáng)后降低，最佳激發(fā)波長為350nm，從圖4和圖內(nèi)小圖可見有紅移現(xiàn)象發(fā)生。

(四)、用于亮氨酸碳點(diǎn)對不同金屬離子溶液熒光響應(yīng)性：

選取實(shí)施例1制備的亮氨酸碳點(diǎn)樣品用超純水配成溶液，在紫外可見光譜儀中在光源350nm波長下用超純水配制溶液吸光度a＝0.1，將吸光度為0.1的亮氨酸碳點(diǎn)溶液分為11組，每組10ml，分別加入0.02μl的超純水和濃度為50mmol/l的al3+溶液、的ba2+溶液、的cd2+溶液、cr3+溶液、mn2+溶液、pb2+溶液、hg2+溶液、ni+溶液、co2+溶液、ag+溶液，被測液中金屬離子濃度為100μmol/l，觀察各組溶液在光源350nm波長的熒光變化，由圖5可以看出，制備的亮氨酸碳點(diǎn)僅對銀離子響應(yīng)性較好，這說明制備的亮氨酸碳點(diǎn)對銀離子有很好的選擇性。

(五)、用于亮氨酸碳點(diǎn)對不同濃度銀離子溶液熒光響應(yīng)性：

選取實(shí)施例1制備的亮氨酸碳點(diǎn)樣品用超純水配成溶液，在紫外可見光譜儀中在光源350nm波長下用超純水配制溶液吸光度a＝0.1，將吸光度為0.1的亮氨酸碳點(diǎn)溶液分為12組，每組10ml，分別加入不同量的濃度為50mmol/l的銀離子溶液，并使溶液中銀離子濃度由0μmol/l到200μmol/l不等，觀察各組溶液在光源350nm波長的熒光變化，由圖6可以看出，隨著銀離子濃度的增加亮氨酸碳點(diǎn)的熒光強(qiáng)度逐漸降低直至猝滅，這說明制備的亮氨酸碳點(diǎn)對銀離子有很好的檢測能力。

(六)、用于亮氨酸碳點(diǎn)對不同濃度銀離子溶液熒光響應(yīng)線性擬合：

選取實(shí)施例1制備的亮氨酸碳點(diǎn)對不同濃度銀離子熒光響應(yīng)性進(jìn)行線性擬合，結(jié)果如圖7所示，由圖7可以看出，亮氨酸碳點(diǎn)加入0μmol/l到200μmol/l銀離子溶液熒光逐漸減弱，亮氨酸碳點(diǎn)對濃度為30μmol/l到110μmol/l銀離子溶液線性擬合較好，可以推算出制備的亮氨酸碳點(diǎn)對銀離子檢出限為10μmol/l左右。這說明制備的亮氨酸碳點(diǎn)檢測銀離子有很好的靈敏度。

(七)、熒光減弱的亮氨酸碳點(diǎn)對不同濃度巰基丁二酸溶液熒光恢復(fù)情況：

選取加入銀離子濃度為200mmol/l的熒光減弱亮氨酸碳點(diǎn)樣品用超純水配成溶液，將溶液分為12組，每組10ml，分別加入不同量的濃度為50mmol/l的巰基丁二酸溶液，并使溶液中巰基丁二酸濃度由0μmol/l到170μmol/l不等，觀察各組溶液在光源350nm波長的熒光變化，結(jié)果如圖8所示，由圖8可以看出，隨著巰基丁二酸濃度的增加亮氨酸碳點(diǎn)的熒光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)直至回復(fù)原碳點(diǎn)熒光強(qiáng)度，這說明制備的亮氨酸碳點(diǎn)對巰基丁二酸有很好的檢測能力。

(八)、熒光減弱的亮氨酸碳點(diǎn)對不同濃度巰基丁二酸溶液熒光響應(yīng)線性擬合：

選取加入銀離子濃度為200μmol/l的熒光減弱亮氨酸碳點(diǎn)對不同濃度巰基丁二酸熒光響應(yīng)性進(jìn)行線性擬合，結(jié)果如圖9所示，由圖9可以看出，熒光減弱的亮氨酸碳點(diǎn)加入20μmol/l到210μmol/l巰基丁二酸溶液熒光逐漸恢復(fù)，亮氨酸碳點(diǎn)對濃度為70μmol/l到190μmol/l巰基丁二酸溶液線性擬合較好，可以推算出制備的亮氨酸碳點(diǎn)對銀離子檢出限為20μmol/l左右。這說明制備的亮氨酸碳點(diǎn)檢測巰基丁二酸有很好的靈敏度。