离子液体‑碳点的制备方法及应用其检测铁氰酸根离子的方法技术

本发明专利技术公开了一种离子液体‑碳点的制备方法及应用其检测铁氰酸根离子(Fe(CN)6

Preparation and application of ionic liquid carbon point method for detecting iron thiocyanate ions in the

The invention discloses a preparation method and application of ionic liquids as a carbon point detection of iron thiocyanate ions (Fe (CN) 6

【技术实现步骤摘要】
离子液体-碳点的制备方法及应用其检测铁氰酸根离子的方法
本专利技术属于碳纳米材料
，具体涉及一种离子液体-碳点的制备方法及其应用。
技术介绍
铁氰化钾是一种有毒的物质，其水溶液在光照或者高温下，或在强酸性介质中会分解成剧毒的氰化物，经人体摄入或经皮肤吸收后对身体有害，还可损伤肾脏，量多时甚至可致死。而且，铁氰化钾对水体可造成污染，对环境也有很严重的危害。K3Fe(CN)6很容易被光或溶液中其他还原剂还原成K4Fe(CN)6，因此，能够开发一种简便、高效、灵敏的方法来检测Fe(CN)64-或Fe(CN)63-有着重要的实际意义。碳点是一种能够发出强烈荧光的、容易合成的荧光纳米颗粒。它优异的荧光性、低毒性、易于改性的特性使其在电化学催化、生物成像、离子检测等领域有潜在的应用。碳量子点的合成方法有很多，主要可分为两种：自上而下和自下而上。自上而下的方法一般是将大块碳材料如石墨、石墨烯、碳纤维等剥离成尺寸小于10nm的小颗粒，包括电弧放电、机械剥离、激光刻蚀、水热法、电化学法等，其中，电化学方法简便、绿色、价廉等优点是成为很多研究人员的选择。以离子液体对碳纳米材料进行功能化，形成的复合物可以结合二者的优异性能。碳纳米材料的光致发光归因于表面陷阱的存在，当被ILs钝化后，碳纳米材料的荧光发射更为稳定，提高了荧光碳纳米材料的应用能力。截至目前，在离子液体-水均相相体系中电解石墨棒，制备发光碳点的并开展Fe(CN)63-直接检测的研究未有文献报道。
技术实现思路
本专利技术提供了一种离子液体-碳点的制备方法及其应用，采用一步电化学法合成离子液体-碳点，利用铁氰酸根对离子液体-碳点的荧光猝灭作用，实现对水溶液中Fe(CN)63-的选择性灵敏检测。根据本专利技术的一个方面，提供一种离子液体-碳点的制备方法，通过直流电源，以石墨棒为电极，离子液体[BMIM]BF4和水的均相体系为电解质溶液，施加电压电解石墨棒，电解反应结束后，产物经分离提纯后，得到离子液体-碳点母液。其有益效果是：本专利技术制备的离子液体-碳点分散均匀、尺寸均一，在紫外灯照射下发出蓝色荧光，荧光量子产率高，并能用于Fe(CN)63-的高灵敏检测。在一些实施方式中，离子液体[BMIM]BF4和水的体积比为3：7。其有益效果是：离子液体具有高的离子导电率，且在石墨剥离过程中的BF4-的插层作用将有效促进石墨的剥离。然而，当离子液体浓度比较较低时，体系电流很小，碳材料剥离速度极慢，当离子液体浓度增加时，体系电流将迅速增大。然而，当离子液体浓度过高时，体系电流过大将造成电化学工作站损伤。因此，综合考虑到能快速、有效得到结构均匀的发光碳材料，又不容易造成仪器损伤，本专利技术[BMIM]BF4和水的体积比为1：4～1：3，优选为3：7。在一些实施方式中，施加电压为7～8V。其有益效果是：电压过高，石墨剥离太快，所得材料易于层层堆叠，影响碳点生成，电压过低，产率过慢，因此优选电压为7～8V。在一些实施方式中，电解反应的时间为2～5h。其有益效果是：反应时间过短，碳点产量过低，反应时间过长，石墨棒膨胀、脱落严重，电效率变低。因此，优选的电解反应的时间为2～5h。在一些实施方式中，产物分离提纯方法为：反应产物在转速为12000rpm的离心机中离心10～20min，然后以孔径为0.22μm的滤膜对收集的红棕色上清液进行真空抽滤，所得滤液即为离子液体-碳点母液。其有益效果是：经上述分离过程，便得到了干净的离子液体-碳点溶液。实验发现，电解液由无色慢慢变成黄色，然后变成深棕色。阳极石墨棒也逐渐膨胀、脱落，最后电解液变成黑浆状态。本专利技术制备的离子液体-碳点经X射线光电子能谱图分析，全谱中出现C、N、B、F的特征峰，证明了离子液体[BMIM]BF4成功地复合到了碳点上。根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种利用离子液体-碳点荧光检测铁氰酸根离子-的方法，包括以下步骤：1)离子液体-碳点母液经水稀释并调节pH后，得离子液体-碳点水溶液，测定其荧光强度值，2)向步骤1)分别加入一系列已知浓度的Fe(CN)63-水溶液，经反应后，再次测定其荧光强度值，3)以荧光强度降低的百分比为纵坐标，铁氰酸根浓度为横坐标，绘制工作曲线，4)然后将未知浓度的Fe(CN)63-水溶液加入到所述离子液体-碳点水溶液中，测出荧光强度值，根据工作曲线计算得出Fe(CN)63-含量；其中，所述离子液体-碳点母液由权利要求1～5任一项所述的方法制备得到。在一些实施方式中，离子液体-碳点水溶液的pH为4～7。其有益效果是：酸性条件下离子液体-碳点溶液的荧光强度都要高于碱性条件下的，原因是因为溶液的pH越高，碳点与离子液体之间的相互作用越弱，导致可以增强荧光的氮掺杂量降低。而且在pH值为3-11的范围内，加入Fe(CN)63-都能使得离子液体-碳点的荧光发生猝灭，但是猝灭的效率并不一致。基本上酸性条件下的猝灭效率要高于碱性条件下的。因此优选pH为4～7，最高的猝灭效率是在pH值为4时达到的，因此，更优选pH＝4。在一些实施方式中，反应时间为2～5min。其有益效果是：这主要基于快的反应动力学，此时具有较高的灵敏度。在一些实施方式中，步骤1)、2)及4)中的荧光强度值的测量方法均为：分别在激发波长335nm的条件下，读取发射波长425nm处荧光强度值。在一些实施方式中，步骤2)中的Fe(CN)63-水溶液的浓度为0.01～180μmol/L。具体而言，离子液体-碳点母液经水稀释并调节pH至4后，得离子液体-碳点水溶液，将溶液置于荧光光谱仪中，在激发波长335nm条件下，读取发射波长425nm处荧光强度值，向离子液体-碳点水溶液加入一系列浓度在0.01～180μmol/L的已知浓度的Fe(CN)63-水溶液，反应2min后，将所得溶液置于荧光光谱仪中，在激发波长335nm条件下，读取发射波长425nm处荧光强度值，以荧光强度降低百分比为纵坐标，以Fe(CN)63-浓度为横坐标，绘制工作曲线，然后将未知浓度的Fe(CN)63-水溶液加入到所述离子液体-碳点水溶液中，在激发波长335nm条件下，读取发射波长425nm处荧光强度值，将荧光强度降低百分比代入工作曲线，根据工作曲线计算得出所测样品中Fe(CN)63-含量。本专利技术制备的离子液体-碳点在365nm紫外灯照射下激发产生蓝色荧光，加入Fe(CN)63-后荧光会发生猝灭，其他的阴离子如CH3COO-,H2PO4-,SO42-,SCN-,ClO3-,NO3-,NO2-,Cl-,Br-,I-,S2-都不能猝灭其荧光，证明本专利技术制备的离子液体-碳点对Fe(CN)63-具有很好的选择性识别能力。Fe(CN)64-对离子液体-碳点的荧光也有猝灭作用，但可通过氧化变成Fe(CN)63-，进而同时得出Fe(CN)63-和Fe(CN)64-的浓度。常见的阳离子中，除Fe3+、Hg2+外，其他离子基本不会使离子液体-碳点的荧光产生明显影响。加入掩蔽剂后，Fe3+与Hg2+并不干扰荧光探针离子液体-碳点对阴离子Fe(CN)63-的灵敏检测。本专利技术制备的离子液体-碳点在优选条件下检测Fe(CN)63-时，随着Fe(CN)63-浓度的升高，离子液体-碳点的荧光逐渐猝灭，检测范围达到1.0～140.0μM，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离子液体‑碳点的制备方法，其特征在于，通过直流电源，以石墨棒为电极，离子液体[BMIM]BF4和水的均相体系为电解质溶液，施加电压电解石墨棒，电解反应结束后，产物经分离提纯后，得到离子液体‑碳点母液。

【技术特征摘要】
1.一种离子液体-碳点的制备方法，其特征在于，通过直流电源，以石墨棒为电极，离子液体[BMIM]BF4和水的均相体系为电解质溶液，施加电压电解石墨棒，电解反应结束后，产物经分离提纯后，得到离子液体-碳点母液。2.根据权利要求1所述离子液体-碳点的制备方法，其特征在于，所述离子液体[BMIM]BF4和水的体积比为3：7。3.根据权利要求1所述离子液体-碳点的制备方法，其特征在于，所述施加电压为7-8V。4.根据权利要求1所述离子液体-碳点的制备方法，其特征在于，所述电解反应的时间为2-5h。5.根据权利要求1所述离子液体-碳点的制备方法，其特征在于，所述产物分离提纯方法为：反应产物在转速为12000rpm的离心机中离心10-20min，收集的红棕色上清液，然后以孔径为0.22μm的滤膜对该溶液进行真空抽滤，所得滤液即为离子液体-碳点母液。6.一种利用离子液体-碳点荧光检测铁氰酸根离子的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)离子液体-碳点母液经水稀释并调节pH后，得离子液体-碳点水溶液，测定其荧光强度值，2)向步骤1)中分别加入一系...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈嘉炜，奚凤娜，刘吉洋，梁立军，
申请(专利权)人：苏州纳光材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32