本发明专利技术公开了一种石墨烯量子点的荧光猝灭协同作用在铜离子检测中的应用，属于化学传感技术领域。具体是制备CdTe量子点(CdTe QDs)，在Cu2+对CdTe QDs荧光猝灭作用的基础上，添加功能化石墨烯量子点（GQDs），可有效增加Cu2+对混合量子点溶液的猝灭效果，提高了Cu2+检测的灵敏度。本发明专利技术该混合溶液Stern Volmer荧光猝灭方程在Cu2+溶液浓度为0.001~0.1 mmol/L范围内表现出良好的线性关系，斜率是单独使用CdTe QDs溶液的2.47倍，且具有更低的检测限和较高的选择性，可用于河水及血清样本中Cu2+的检测。
Application of fluorescence quenching synergistic effect of graphene quantum dots in copper ion detection
The invention discloses an application of fluorescence quenching synergy of graphene quantum dots in copper ion detection, belonging to the technical field of chemical sensing. Specifically, CdTe quantum dots (CdTe QDs) were prepared by adding functionalized graphene quantum dots (GQDs) on the basis of the fluorescence quenching effect of Cu2+ on CdTe QDs. The quenching effect of Cu2+ on mixed quantum dot solution was effectively increased and the sensitivity of Cu2+ detection was improved. The Stern Volmer fluorescence quenching equation of the mixed solution has a good linear relationship in the range of 0.001-0.1 mmol/L of Cu2+ solution, the slope is 2.47 times of that of CdTe QDs solution alone, and has a lower detection limit and a higher selectivity, which can be used for the detection of Cu2+ in river water and serum samples.
【技术实现步骤摘要】
石墨烯量子点的荧光猝灭协同作用在铜离子检测中的应用
本专利技术属于化学传感
，具体涉及一种石墨烯量子点的荧光猝灭协同作用在铜离子检测中的应用。
技术介绍
量子点是一种由II-VI族或III-V族元素组成的纳米颗粒，所以也被称为半导体纳米微晶体。量子点独特的性质基于它自身的量子效应，展现出许多不同于宏观体材料的物理化学性质，如很好的光稳定性和生物相容性、较大的stokes位移、较长的荧光寿命等特点，在非线形光学、磁介质、催化、医药及环境等方面具有极为广阔的应用前景。铜作为一种微量元素，是人体每日必须摄入的，适量的铜有助于维持人体的健康，但如果摄入量过多将会严重影响人体的健康。严格把控金属Cu2+的摄入量对人体非常重要，所以要求对水样中Cu2+进行检测是非常有必要的。现阶段，检测水中的微量金属离子的方法主要有电感耦合等离子质谱法和原子发射光谱法两大类。但是，这些方法所用到仪器价格昂贵，对操作人员及工作环境的要求较高，难以普及。而量子点作为探针检测金属离子的含量所涉及实验仪器主要是荧光分光光度计，仪器设备比较简单，对操作人员和实验的环境的要求不高，同时与其他的测定方法相比较具有便捷、低成本、灵敏度高等优势，可以很好的得到普遍的推广。量子点在金属检测方面的应用在也被大多数科研人员作为课题进行研究。CdTeQDs单独作为荧光探针，对Cu2+的检测就比传统的其他方法有优势。石墨烯量子点(GQDs)可以看做小的石墨碎片，是一类横向尺寸小于100nm的单层，双层或多层(3~10)的零维石墨纳米材料，具有丰富的表面基团和独特的荧光性质。GQDs综合了石墨烯的自身结构特点，量子限域效应和碳点的边缘效应，对纳米粒子有很好的负载作用，可以大大提高纳米粒子的性能和稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对CdTeQDs作为荧光探针检测Cu2+的灵敏度不足，提供一种石墨烯量子点的荧光猝灭协同作用在铜离子检测中的应用，利用其荧光猝灭协同作用，用于提高Cu2+检测的灵敏度。Cu2+对GQDs和CdTeQDs混合溶液荧光猝灭作用明显高于Cu2+对单独使用CdTeQDs溶液的荧光猝灭作用，这种基于两种混合量子点溶液作为荧光探针对目标分析物进行增敏作用，是在这一领域的一种新的尝试。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种石墨烯量子点的荧光猝灭协同作用在铜离子检测中的应用，首先制备富含羧基的CdTeQDs，在Cu2+对CdTeQDs荧光猝灭作用的基础上，添加羧基化石墨烯量子点（GQDs）,可有效增加Cu2+对混合量子点溶液的猝灭效果，提高了Cu2+检测的灵敏度。具体步骤如下：1）CdTeQDs的制备实验所涉及到的玻璃器皿需先用王水（HCl:HNO3体积比=3:1）浸泡过夜后再用超纯水冲洗干净。将0.1276gTe粉和0.080gNaBH4置于5mL的可封闭的玻璃容器中，加入1mL二次蒸馏水，水浴加热，在这一过程中会不断产生H2。反应结束后，反应液由原来黑色分成上下两层，下层黑色固体，上层为无色上清液即为所要的NaHTe前驱体，将上层清液分离出来保存备用。于250mL的圆底烧瓶中添加0.4mg的CdCl2·2.5H2O，50mL蒸馏水溶解，并在磁力搅拌下加入67μL的羧基化试剂，用1M的NaOH调节溶液的pH至8，然后在磁力搅拌下通N220min，将新鲜配制的NaHTe前驱体溶液迅速加入其中，145℃下加热回流，控制回流时间，当荧光强度达最高时，即为所需的CdTe量子点，所得的量子点必需避光保存。2）荧光猝灭协同作用CdTeQDs和GQDs溶液按一定体积比混合，于摇床上轻微振荡，添加Cu2+溶液。继续振荡一段时间后进行荧光光谱扫描。在步骤1）中羧基化试剂为巯基丙酸，回流时间1~4h。在步骤2）中CdTeQDs,GQDs和Cu2+溶液三者体积比为1﹕(0.5~4.0)﹕(0.5~4.0)，CdTeQDs和GQDs预混合振荡时间为10~60min,Cu2+对CdTeQDs混合溶液的猝灭时间为30~120min，Cu2+浓度范围为：0.001~0.1mmol/L。在步骤2）中荧光光谱的测定条件：激发波长为380nm，光谱扫描范围为500～720nm，最大的发射波长为640nm。一种石墨烯量子点在铜离子检测中的荧光猝灭协同作用在于所用的GQDs为羧基化石墨烯量子点，购自于南京先丰纳米材料科技有限公司，浓度为0.5~5mg/mL。所述的荧光猝灭协同作用是Cu2+对CdTeQDs和GQDs混合溶液的荧光猝灭作用显著高于Cu2+对CdTeQDs猝灭作用。本专利技术的有益效果在于：1）本专利技术在羧基功能化的CdTeQDs检测Cu2+的基础上，引入GQDs。GQDs在Cu2+检测过程起到荧光猝灭协同作用，Cu2+对该混合量子点溶液具有更灵敏荧光猝灭作用。2）本专利技术该混合溶液SternVolmer荧光猝灭方程在Cu2+溶液浓度为0.001~0.1mmol/L范围内表现出良好的线性关系，斜率是单独使用CdTeQDs溶液的2.47倍，对Cu2+的检测低于国家规定饮用水中Cu2+检测的标准限值，且具有更低的检测限和较高的选择性，可用于河水及血清样本中Cu2+的检测。3）本专利技术操作简单，成本低廉，这种荧光猝灭协同作用可望用于相关领域的荧光传感分析。附图说明图1Cu2+与CdTeQDs混合溶液相互作用荧光猝灭机理示意图。图2量子点溶液荧光光谱图；a曲线为CdTeQDs;b曲线为CdTe与GQDs混合液;c曲线为CdTeQDs添加Cu2+溶液;d曲线为CdTe与GQDs混合溶液添加Cu2+溶液;e曲线为GQDs。具体实施方式实施例1羧基化的CdTeQDs的制备实验所涉及到得玻璃器皿需先用王水（HCl:HNO3体积比=3:1）浸泡过夜后再用超纯水冲洗干净。将0.1276gTe粉和0.080gNaBH4置于5mL的可封闭的玻璃容器中，加入1mL二次蒸馏水，水浴加热，在这一过程中会不断产生H2。反应结束后，反应液由原来黑色分成上下两层，下层黑色固体，上层为无色上清液即为所要的NaHTe前驱体，将上层清液分离出来保存备用。于250mL的圆底烧瓶中添加0.4mg的CdCl2·2.5H2O，50mL蒸馏水溶解，并在磁力搅拌下加入67μL的羧基化试剂，用1M的NaOH调节溶液的pH至8，然后在磁力搅拌下通N220min，将新鲜配制的NaHTe前驱体溶液迅速加入其中，145℃下加热回流，回流2h，所制得羧基化CdTeQDs荧光强度达最佳，即为所需的CdTe量子点，避光保存待用。实施例2铜离子检测的CdTeQDs荧光猝灭作用依次取120μLCdTeQDs(实施例1制得)和120μL纯水等体积混合，于摇床轻微振荡30min，添加120μL0.2mmol/LCu2+溶液。振荡30min后进行荧光光谱扫描。实施例3铜离子检测的量子点混合溶液荧光猝灭协同作用依次取120μLCdTeQDs(实施例1制得)和120μLGQDs溶液等体积混合，于摇床轻微振荡30min，添加120μL0.2mmol/LCu2+溶液。振荡30min后进行荧光光谱扫描。结合实施例2和实施例3，通过考察这两种量子点及其混合液的荧光光谱图可进一步了解两者相互作用的效果。从图2可以看出，GQDs溶液因浓度太稀，本身未本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种石墨烯量子点的荧光猝灭协同作用在铜离子检测中的应用，其特征在于：在Cu2+对CdTe QDs荧光猝灭作用的基础上，添加功能化石墨烯量子点GQDs, 可有效增加Cu2+对混合量子点溶液的猝灭效果，提高了Cu2+检测的灵敏度。
【技术特征摘要】
1.一种石墨烯量子点的荧光猝灭协同作用在铜离子检测中的应用，其特征在于：在Cu2+对CdTeQDs荧光猝灭作用的基础上，添加功能化石墨烯量子点GQDs,可有效增加Cu2+对混合量子点溶液的猝灭效果，提高了Cu2+检测的灵敏度。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯量子点的荧光猝灭协同作用在铜离子检测中的应用，其特征在于：具体步骤如下：1）CdTeQDs的制备；2）石墨烯量子点GQDs的荧光猝灭协同作用在铜离子检测中的应用步骤：将CdTeQDs和GQDs溶液按一定体积比混合，室温下于摇床上轻微振荡，添加Cu2+溶液；继续振荡一段时间后进行荧光光谱扫描。3.根据权利要求2所述的一种石墨烯量子点在铜离子检测中的应用，其特征在于：步骤2）中CdTeQDs,GQDs,和Cu2+溶液三者体积比为1﹕(0.5~4.0)﹕(0.5~4.0)，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李艳霞，陈毅挺，黄露，娄本勇，
申请(专利权)人：闽江学院，
类型：发明
国别省市：福建,35
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