一种荧光传感器“关‑开”检测维生素C的方法技术

本发明专利技术属于化学检测技术领域，公开了一种基于石墨烯量子点/二氧化锰纳米片的荧光传感器用于“关‑开”检测维生素C的方法。本发明专利技术利用石墨烯量子点作为荧光探针，二氧化锰纳米片作为荧光猝灭剂，形成一种石墨烯量子点/二氧化锰纳米片猝灭体系。利用维生素C可以与二氧化锰纳米片发生氧化还原的机理，促使石墨烯量子点荧光恢复，得到维生素C浓度与体系荧光强度变化的线性工作曲线，相关系数为0.996。本发明专利技术方法可用于分析检测较低浓度的维生素C，对维生素C具有较高的选择性。另外这种荧光传感器不需要昂贵的实验设备和复杂的样品处理过程，具有制备方法简单和检测快速方便的优点。

A fluorescence sensor \\ detection method of vitamin C

The invention belongs to the technical field of chemical detection, discloses a based on graphene quantum dots / MnO2 nanosheets fluorescence sensor for \\ method for determination of vitamin C. The graphene quantum dots are used as fluorescent probes, and manganese dioxide nanosheets are used as fluorescence quenching agents to form a graphene quantum dots / manganese dioxide nanosheets quenching system. The use of vitamin C to the occurrence mechanism of redox and MnO2 nanosheets, the graphene quantum dot fluorescence recovery, linear curve changes in vitamin C concentration and fluorescence intensity, the correlation coefficient is 0.996. The method can be used for analyzing and detecting low concentration vitamin C, and has high selectivity for vitamin C. In addition, the fluorescent sensor does not need expensive experimental equipment and complex sample processing process, and has the advantages of simple preparation method and fast and convenient detection.

【技术实现步骤摘要】
一种荧光传感器“关-开”检测维生素C的方法
本专利技术属于化学检测
，提供了一种基于石墨烯量子点/二氧化锰纳米片的荧光传感器的制备方法。
技术介绍
维生素C作为生物酶辅因子、还原剂和神经递质酶的组成成分，在人的生理运作过程扮演着重要角色。和必需氨基酸一样，人体中的维生素C只能通过饮食来补充。同时维生素C也是一种抗氧化剂，将其添加到食品中，能够实际地延长食品的保存时间。因此实现对维生素C的有效的分析检测不管是在疾病诊断还是在食品安全方面都具有重要的实际意义。传统的检测方法有氧化滴定、分光光度法、色谱和毛细管电泳等，这些方法具有操作处理过程繁琐，分析时间长等缺点。因此需要发展一种灵敏快速、操作简便和成本经济的方法来实现对维生素C的检测。荧光石墨烯量子点是一种量子尺寸的零维纳米材料，其继承了石墨烯具有许多性质，如优异的光学、电子性质和大的比表面积，另外石墨烯量子点还具有尺寸依赖可调的光致发光性、高度的光致发光稳定性、低毒性和高的生物相容性等优点，其制备方法简单且低成本低廉，在荧光传感器、细胞成像和药物释放等领域获得了广泛的发展。但是一般情况下，单独的石墨烯量子点无法实现对维生素C的分析检测。二氧化锰纳米片具有很高的比表面积、稳定性和优异的光吸收能力，其在201-600nm处具有非常宽的吸收带，是一种理想的石墨烯量子点荧光淬灭剂。另外二氧化锰纳米片容易被还原性的物质如维生素C还原成锰离子，促使石墨烯量子点的荧光恢复。基于这样简单的氧化还原机理可以构建一种无标记的“关-开”体系的荧光传感器用于检测维生素C。
技术实现思路
针对以上问题和技术，本专利技术提供了一种利用基于石墨烯量子点/二氧化锰纳米片的荧光传感器“关-开”检测维生素C的方法，包括以下步骤：(1)石墨烯量子点/二氧化锰纳米片荧光猝灭体系的构建：将石墨烯量子点溶液和不同浓度的二氧化锰纳米片溶液混合振荡摇匀后，测量计算混合溶液荧光强度变化与二氧化锰浓度之间的关系，确定最佳猝灭浓度。(2)石墨烯量子点/二氧化锰纳米片荧光检测维生素C的线性关系的构建：向一定体积比的石墨烯量子点/二氧化锰纳米片溶液和磷酸盐缓冲溶液中加入不同浓度的维生素C溶液，振荡摇匀后，测量计算混合溶液荧光强度变化与维生素C浓度之间的关系，建立相应的荧光恢复线性方程。(3)石墨烯量子点/二氧化锰纳米片体系对维生素C的检测：在含维生素C的待检测溶液中，加入一定量的石墨烯量子点/二氧化锰纳米片溶液和磷酸盐缓冲溶液，振荡摇匀后，测量其荧光其强度值并代入步骤(2)构建的线性方程，从而计算得到维生素C的含量。上述步骤(1)中，所述的石墨烯量子点溶液的制备方法为：将一定量氧化石墨烯完全超声分散于水中，制备得到浓度为1.0g/L的氧化石墨烯溶液，向90.0mL氧化石墨烯溶液中加入1.0mL质量分数为28％的氨水溶液，并搅拌混匀10min，然后将其转移至聚四氟乙烯反应釜中，加热至180℃，反应时间为12h，反应结束冷却至室温后，将得到的产物采用0.22μm的混合纤维素酯膜进行过滤，得到的滤液转移至3500Da的透析袋中，浸入去离子水中搅拌透析2天，最后得到石墨烯量子点溶液的荧光最大激发波长为324nm，荧光最大发射波长为445nm。上述步骤(1)中，所述的二氧化锰纳米片为层状结构，其制备方法为：先将14.0mL0.05mol/L十二烷基苯磺酸钠溶液，1.5mL0.1mol/L硫酸溶液，30.0mL乙醇和220.0mL去离子水充分混合，磁力搅拌加热升温至90℃，然后将3.0mL0.05mol/L高锰酸钾溶液逐滴入到该溶液中，反应10min停止加热并继续搅拌，冷却至室温后用大量乙醇和去离子水清洗除去多余的反应物，最后真空50℃烘干。上述步骤(1)中，所述的二氧化锰纳米片分散液的制备方法为：二氧化锰纳米片经超声分散于去离子水中，其浓度为0-150.0μg/mL，其在波长λ＝300-600nm处具有非常宽广的吸收带，在紫外波长λ＝360nm处有特征吸收峰。上述步骤(1)中，所述的石墨烯量子点和二氧化锰纳米片溶液中，两者的混合体积比为1:3，振荡时间为1-5min。上述步骤(1)中，所述的二氧化锰纳米片猝灭石墨烯量子点的的最佳浓度为100.0μg/mL。上述步骤(2)中，所述的维生素C溶液的浓度为0-175μmol/L，其与石墨烯量子点/二氧化锰纳米片溶液、磷酸盐缓冲溶液的体积比为5:4:16。上述步骤(2)中，所述的磷酸盐缓冲溶液的浓度为0.01mol/L，pH在5.5-8.5之间，最佳pH为6.0，溶液混合振荡时间为3-5min。上述步骤(2)中，所述的线性方程为Y＝0.001566X+0.02494，R2＝0.996，对维生素C的检测限为10.7μmol/L。其中Y为石墨烯量子点和二氧化锰纳米片溶液加维生素C和不加维生素C的荧光强度的比值，而X为维生素C的浓度，单位为μmol/L。上述步骤(3)中，所述的维生素C溶液与石墨烯量子点/二氧化锰纳米片溶液、磷酸盐缓冲溶液的体积比为5:4:16。上述步骤(3)中，所述的磷酸盐缓冲溶液的的浓度为0.01mol/L，pH在5.5-8.5之间，最佳pH为6.0，溶液混合振荡时间为3-5min，具体可为3min。与现有的传统检测技术相比，本专利技术制备的基于基于石墨烯量子点/二氧化锰纳米片的荧光传感器用于“关-开”检测维生素C的方法具有以下优点：(1)基于还原剂维生素C能与二氧化锰纳米片发生氧化还原反应的机理，石墨烯量子点与二氧化锰纳米片组合成一种具有“关-开”功能的荧光传感器，对维生素C具有较高的选择性，可以用于分析检测较低浓度的维生素C。(2)另外这种荧光传感器不需要昂贵的实验设备和复杂的样品处理过程，具有制备方法简单和检测快速方便的优点。附图说明：图1为本专利技术合成的石墨烯量子点的荧光激发和发射光谱。图2为本专利技术合成的二氧化锰纳米片的紫外吸收可见光谱。图3为不同浓度的维生素C(0-175.00μmol/L)加入石墨烯量子点/二氧化锰纳米片体系后的荧光发射光谱。图4为石墨烯量子点/二氧化锰纳米片体系检测维生素C的工作曲线。具体实施方式：下面结合说明书附图及具体实施例，进一步阐述本专利技术，但本专利技术的保护范围并不限于此。在实施之前首先需要建立工作曲线：取八支离心管，分别向其中都加入100.0μL石墨烯量子点溶液、300.0μL100.0μg/mL二氧化锰纳米片溶液和16.0mLpH为6.0的0.01mol/L磷酸盐缓冲溶液，混合溶液，振荡摇匀3min，使石墨烯量子点和二氧化锰纳米片充分接触。接着500.0μL去离子水，20.0μmol/L，50.0μmol/L，75.0μmol/L，100.0μmol/L，125.0μmol/L，150.0μmol/L，175.0μmol/L分别加入上述八支离心管中，振荡搅拌3min后，分别测其荧光强度。与空白进行对比，得到荧光强度变化值与维生素C浓度的线性方程Y＝0.001566X+0.02494，R2＝0.996，对维生素C的检测限为10.7μmol/L。其中Y为石墨烯量子点和二氧化锰纳米片溶液加维生素C和不加维生素C的荧光强度的比值，而X为维生素C的浓度，单位为μmol/L。实施例1(1)将100.0μL石墨烯量子点溶液、300.0μL本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荧光传感器“关‑开”检测维生素C的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)石墨烯量子点/二氧化锰纳米片荧光猝灭体系的构建：将石墨烯量子点溶液和二氧化锰纳米片溶液混合振荡摇匀后，测量计算混合溶液荧光强度变化与二氧化锰浓度之间的关系，确定最佳猝灭浓度；(2)石墨烯量子点/二氧化锰纳米片荧光检测维生素C的线性关系的构建：向一定体积比的石墨烯量子点/二氧化锰纳米片溶液和磷酸盐缓冲溶液中加入维生素C溶液，振荡摇匀后，测量计算混合溶液荧光强度变化与维生素C浓度之间的关系，建立相应的荧光恢复线性方程；(3)石墨烯量子点/二氧化锰纳米片体系对维生素C的检测：在含维生素C的待检测溶液中，加入一定量的石墨烯量子点/二氧化锰纳米片溶液和磷酸盐缓冲溶液，振荡摇匀后，测量其荧光其强度值并代入步骤(2)构建的线性方程，从而计算得到维生素C的含量。

【技术特征摘要】
1.一种荧光传感器“关-开”检测维生素C的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)石墨烯量子点/二氧化锰纳米片荧光猝灭体系的构建：将石墨烯量子点溶液和二氧化锰纳米片溶液混合振荡摇匀后，测量计算混合溶液荧光强度变化与二氧化锰浓度之间的关系，确定最佳猝灭浓度；(2)石墨烯量子点/二氧化锰纳米片荧光检测维生素C的线性关系的构建：向一定体积比的石墨烯量子点/二氧化锰纳米片溶液和磷酸盐缓冲溶液中加入维生素C溶液，振荡摇匀后，测量计算混合溶液荧光强度变化与维生素C浓度之间的关系，建立相应的荧光恢复线性方程；(3)石墨烯量子点/二氧化锰纳米片体系对维生素C的检测：在含维生素C的待检测溶液中，加入一定量的石墨烯量子点/二氧化锰纳米片溶液和磷酸盐缓冲溶液，振荡摇匀后，测量其荧光其强度值并代入步骤(2)构建的线性方程，从而计算得到维生素C的含量。2.根据权利要求1所述的一种荧光传感器“关-开”检测维生素C的方法，其特征在于，步骤(1)，所述的石墨烯量子点溶液的制备方法为：将一定量氧化石墨烯完全超声分散于水中，制备得到浓度为1.0g/L的氧化石墨烯溶液，向90.0mL氧化石墨烯溶液中加入1.0mL质量分数为28％的氨水溶液，并搅拌混匀10min，然后将其转移至聚四氟乙烯反应釜中，加热至180℃，反应时间为12h，反应结束冷却至室温后，将得到的产物采用0.22μm的混合纤维素酯膜进行过滤，得到的滤液转移至3500Da的透析袋中，浸入去离子水中搅拌透析2天，最后得到石墨烯量子点溶液的荧光最大激发波长为324nm，荧光最大发射波长为445nm。3.根据权利要求1所述的一种荧光传感器“关-开”检测维生素C的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的二氧化锰纳米片为层状结构，其制备方法为：先将14.0mL0.05mol/L十二烷基苯磺酸钠溶液，1.5mL0.1mol/L硫酸溶液，30.0mL乙醇和220.0mL去离子水充分混合，磁力搅拌加热升温至90℃，然后将3.0mL0.05mol...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘燕，秦长春，刘占超，彭建波，仇建，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32