用于含磷农药检测的传感器及制备和使用方法技术

本发明专利技术公开一种可检测含磷农药的超分子组装的碳量子点纳米传感器及制备与使用方法。本发明专利技术的用于含磷农药检测的纳米荧光传感器是以磺化杯芳烃组装在纳米粒子表面的烷基铵化碳量子点为基质，在纳米粒子表面原位配位有铽离子。利用本发明专利技术的传感器进行检测，可根据检测结果中铽离子的特征发射峰的改变判定被检农药中是否含磷。本发明专利技术的优点是：传感器成本低廉，检测操作简单；传感器为良好的水溶物，并不具有任何毒性；具有较高的检测灵敏度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纳米传感器和这种传感器的制备方法以及使用方法，确切讲本发明涉及一种可检测含磷农药的超分子组装的碳量子点纳米传感器及制备与使用方法。
技术介绍
农药是指用来消除影响农林牧业产量的有害生物的化学物质，农药也可以调节植物的生长。在农业生产中有些类别的农药是被广泛使用的，比如说有机磷类、氨基甲酸酯类、有机氯类和拟除虫菊酯类农药。但因农药的残留引起的健康和食品安全问题是社会普遍关心的重要问题。农药的不规范管理和使用，严重威胁食品和农业生态环境安全，对人类的健康存在潜在的危害，农药残留问题越来越引起人们高度的关注和重视。农药种类多样使得农药残留的分析比较复杂，检测任务非常艰巨。因此，开发快速、方便、高效和实用的农药残留分析方法，特别是检测含磷农药的检测为当前研究热点，这一工作对保护生态环境和实施食品安全战略具有重要的理论和实际意义。在工业生产和环境监测中，含磷农药通常是通过气相色谱法或液相色谱法进行检测的。这些常用方法往往需要复杂的处理过程和昂贵的仪器，因此很大程度上限制了其快速检测的途径。因此，专利技术一种廉价快速的含磷农药检测方法对环境领域有着重要的意义。
技术实现思路
本专利技术提供一种可用于含磷农药检测的纳米荧光传感器，同时提供这种传感器的制备方法及使用方法。本专利技术的用于含磷农药检测的纳米荧光传感器是如式1示的以磺化杯芳烃组装在纳米粒子表面的烷基铵化碳量子点为基质，在纳米粒子表面原位配位有铽离子。本专利技术用于制备所述的含磷农药检测的纳米荧光传感器的基质是磺化杯芳烃组装在纳米粒子表面的烷基铵化碳量子点。本专利技术用于制备含磷农药检测的纳米荧光传感器的基质的制备方法是：将烷基铵化碳量子点溶于水中，优选的是用20mg烷基铵化碳量子点溶于50mL水中，在搅拌条件下加入磺化杯芳烃，在惰性气体保护下充分进行超声反应处理，再对反应溶液进行充分搅拌，然后取反应液的上清液用1000Da透析袋透析处理，所得到的溶液即为用于制备含磷农药检测的纳米荧光传感器的基质。本专利技术的含磷农药检测的纳米荧光传感器的制备方法是：首先在其基质中加入不含磷酸的缓冲液，然后再在其中加入铽离子。本专利技术中所涉及的烷基铵化碳量子点制备方法是：将1.5g甜菜碱盐酸盐溶于5mL水中，之后将1.2g三羟甲基氨基甲烷（Tris）加入到甜菜碱溶液中，直到溶液变得澄清，再在其中加入过量的异丙醇使生成的有机盐前驱体析出，用异丙醇洗涤析出物除去过量的前驱体，再将得到的固体经干燥处理后再加热到250℃，然后进行保温，使三羟甲基氨基甲烷碳化温度，同时保证外部的甜菜碱单元的完整性，经前述热处理后得用水提取出固体，再经去除其中的大颗粒物，在滤液中加入大量的丙酮使碳量子点从溶液中析出，经分离得到的碳量子点。本专利技术的含磷农药检测的纳米荧光传感器的使用方是：将待测物加入含磷农药检测的纳米荧光传感器中，以270-300nm激发波长测量体系的荧光，根据检测结果中铽离子的特征发射峰的改变判定被检农药中是否含磷。本专利技术优选的激发波长为275nm。本专利技术利用超分子组装的技术制备得到表面修饰环状化合物杯芳烃的、以碳量子点为基质的纳米传感器。近年来，金刚石、富勒烯、石墨烯、荧光碳纳米材料以及碳量子点等碳纳米材料表现出了一系列独特性质而吸引了研究者的广泛关注。其中碳量子点由于其独特的光学和荧光发射性质而在碳纳米材料家族中脱颖而出。大量研究表明传统半导体量子点具有可调的荧光发射性质，这种特性使其在生物传感和生物成像领域中得以应用。然而，半导体量子点具有一些局限性，例如由于半导体量子点在制备时大多使用重金属前驱体从而导致其具有较高的生物毒性，因此大大限制了半导体量子点在生物领域中的应用。不同于传统的半导体量子点，碳量子点作为一种新型的纳米材料除了具有荧光强度高、发射可调等性质，同时还具有低毒性、良好的生物相容性、低成本和化学惰性等特性。这些性质弥补了传统半导体量子点的不足，使碳量子点在众多领域都得到了应用。本专利技术的这种以碳量子点为基质的纳米传感器不仅成本低廉，操作简单，同时可以灵敏的识别含磷农药，因此具有较大的应用前景和工业化生产潜力。本专利技术的基于碳量子点制备得到的传感器具有如下几方面优点：1)成本低廉，操作简单；本专利技术的传感器通过常用的化合物制备得到，同时检测时也不需要复杂昂贵的仪器，只通过跟踪体系的荧光变化就可以实现对农药的检测。2)水溶性好，环境友好；本专利技术的传感器具有良好的水溶性，因此可以实现纯水体系中的农药检测，同时，该材料本身不具有任何毒性，因此不会对环境造成任何影响。3)比率传感器，灵敏性好；较传统的传感器相比，比率传感器可以克服环境中如pH、温度、其他物质以及离子强度等因素对体系灵敏度的影响，因此具有较高的灵敏度。附图说明图1为本专利技术的纳米传感器的组装过程示意图。图2为本专利技术的表面修饰分子磺化杯芳烃的合成示意图。图3磺化杯[4]芳烃的核磁表征图谱。图4为本专利技术的碳量子点制备示意图。图5中(a)、(b)分别为不同尺径下纳米传感器的透射电子显微镜表征图，其中b图右上角的插图为高倍电子显微镜下纳米粒子的晶格结构，用来说明纳米材料的晶格间距。图6、7、8和9分别是本专利技术纳米传感器的表征，其中：图6为碳量子点、碳量子点杯芳烃、引入铽离子后的荧光变化；图7为引入不同浓度的铽离子的体系荧光变化；图8为纳米荧光传感器的光电子能谱表征；图9为铽离子的光电子能谱。图10为本专利技术选择实验中所用的不含磷农药结构式。图11为本专利技术选择实验中所用的不含磷农药的选择性荧光谱图。图12为不同的不含磷农药的比率荧光柱状图。图13为本专利技术选择实验中所用的含磷农药结构式。图14为本专利技术选择实验中所用的含磷农药的选择性荧光谱图；。图15为不同含磷农药的比率荧光柱状图图16为水胺硫磷的荧光滴定谱图。图17为加入不同浓度水胺硫磷后490nm和545nm处的荧光变化趋势图18和图19分别为545nm与490nm处的线性拟合图。具体实施方式以下是本专利技术的实施例。一、本专利技术的杂化纳米传感器基质制备方法如下：（1）磺化杯芳烃的制备a.对叔丁基杯[4]芳烃的合成20g对叔丁基苯酚、0.24g氢氧化钠和12.5mL（37%）甲醛加入到500mL圆底烧瓶中，加分水器，反应温度110-120℃，用分水器分水，反应2-3h，待溶液变为粘稠状，停止加热，冷却至室温，加入200mL二苯醚，并向其中加入40mL乙酸乙酯，反应温度升至140℃左右，分水0.5-1h，然后将反应升本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于含磷农药检测的纳米荧光传感器，其特征在于所述的纳米荧光传感器是如式1所示的以磺化杯芳烃组装在纳米粒子表面的烷基铵化碳量子点为基质，在纳米粒子表面原位配位有铽离子。

【技术特征摘要】
1.用于含磷农药检测的纳米荧光传感器，其特征在于所述的纳米荧光传感器是如式1
所示的以磺化杯芳烃组装在纳米粒子表面的烷基铵化碳量子点为基质，
在纳米粒子表面原位配位有铽离子。
2.用于制备权利要求1所述的含磷农药检测的纳米荧光传感器的基质，其特征在于所
述的基质是磺化杯芳烃组装在纳米粒子表面的烷基铵化碳量子点。
3.权利要求2所述的用于制备含磷农药检测的纳米荧光传感器的基质的制备方法，其
特征在于将烷基铵化碳量子点溶于水中，在搅拌条件下加入磺化杯芳烃，在惰性气体保护
下充分进行超声反应处理，再对反应溶液进行充分搅拌，然后取反应液的上清液用1000Da
透析袋透析处理，所得到的溶液为用于制备含磷农药检测的纳米荧光传感器的基质。
4.权利要求3所述的用于制备含磷农药检测的纳米荧光传感器的基质的制备方法，其
特征在于将5mg的烷基铵化碳量子...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐瑜，谢雨洁，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62