利用氮掺杂碳量子点检测溶液中铁离子浓度的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用以胰酶为碳原合成的氮掺杂碳量子点检测铁离子浓度的方法，包括：步骤一、配制不同浓度的含氮掺杂碳量子点的铁离子的标准溶液，检测标准溶液的荧光强度，得到标准溶液的荧光光谱图，建立荧光强度与铁离子浓度间的线性关系；步骤二、配制含氮掺杂碳量子点的铁离子的样品溶液，检测样品溶液的荧光强度，通过线性关系确定样品溶液中铁离子的浓度。本发明专利技术以氮掺杂碳量子点为探针，利用铁离子猝灭氮掺杂碳量子点的特性，对铁离子浓度进行检测，检测过程简单方便，灵敏度高、检测限低，可实现实铁离子浓度的在线原位快速灵敏检测。

Determination of iron ion concentration in solution by nitrogen doped carbon quantum dots

【技术实现步骤摘要】
利用氮掺杂碳量子点检测溶液中铁离子浓度的方法
本专利技术涉及铁离子浓度检测领域。更具体地说，本专利技术涉及一种利用氮掺杂碳量子点检测溶液中铁离子浓度的方法
技术介绍
铁是人体内必需的微量元素之一，是构成血红蛋白和血红素的主要成分之一，在人体健康方面扮演着重要角色。人体内铁含量过少或者过多都会引起各种疾病，如贫血症帕金森综合症和阿尔茨海默病、癌症等，因此对铁含量检测具有重要意义。目前，有多种测定铁元素的方法，如紫外光谱法、原子吸收法，然而这些方法大多操作繁琐，耗时长，测试费用高。与这些传统检测方法相比，荧光纳米材料检测具有灵敏度高、选择性好、操作简便的优势。碳纳米材料(如碳纳米管、富勒炼、石墨稀等)，由于其许多独特的新性质己经成为目前研究的热点。碳点作为碳纳米材料的一种，是最有望替代重金属量子点的纳米材料。碳点的尺寸一般小于10nm，具有尺寸和激发波长可调的荧光性质。自从碳点被发现以来，它在碳材料家族里一直是一个冉冉之星。碳点不仅具有良好的荧光性和耐光漂白性外，还有很好的水溶性、低的细胞毒性以及良好的生物相容性，从而促使碳点逐步代替传统重金属量子点在生物领域如生物细胞标记、生物成像、生物检测、药物释放等方面的应用。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种过程简单方便，灵敏度高，检测限低，可实现实在线原位检测的利用氮掺杂碳量子点检测溶液中铁离子浓度的方法。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种利用氮掺杂碳量子点检测溶液中铁离子浓度的方法，包括以下步骤：步骤一、配制等体积含相同浓度氮掺杂碳量子点且含不同浓度铁离子的多个标准溶液，并分别其检测荧光强度值I；步骤二、配制与步骤一中标准溶液相同体积相同氮掺杂碳量子点浓度的对照溶液，并检测其荧光强度值I0；步骤三、建立与铁离子浓度之间的线性关系式；步骤四、配制与步骤一中标准溶液相同体积相同氮掺杂碳量子点浓度但铁离子浓度未知的待测溶液，并检测其荧光强度值，再代入步骤三得到的线性关系式中，计算出待测溶液中铁离子浓度。优选的是，所述氮掺杂碳量子点的制备过程包括：步骤Ⅰ、将胰酶加入超纯水中混合搅拌5min得混合液；步骤Ⅱ、将步骤Ⅰ制得的混合液进行水热反应12h得到氮掺杂碳量子点粗液，水热反应的温度控制在180℃。步骤Ⅲ、将步骤Ⅱ中得到的氮掺杂碳量子点粗液还进行离心，取上层清液过滤，再将滤液透析、干燥，分离出氮掺杂碳量子点。优选的是，步骤一中标准溶液的配制过程具体包括：步骤a、使用氯化铁和超纯水配制含铁离子的原溶液；步骤b、从步骤a配制的原溶液中分别量取不同体积的原溶液，并分别用相同浓度的PBS缓冲溶液稀释至相同体积，配制成含不同浓度铁离子的标准溶液；步骤c、向步骤b配制的含不同浓度铁离子的标准溶液中分别加入相同浓度、相同体积的氮掺杂碳量子点溶液。优选的是，检测步骤一中含不同浓度铁离子的标准溶液和步骤三中铁离子浓度未知的标准溶液所用的激发光波长均为320nm。优选的是，步骤b中添加的PBS缓冲溶液的浓度为0.1mol/L。优选的是，步骤c中添加的氮掺杂碳量子点溶液的浓度为1mg/mL。优选的是，步骤c中不同浓度铁离子标准溶液中加入氮掺杂碳量子点溶液后还使用微量进样器进行搅拌。优选的是，在步骤Ⅰ和步骤Ⅱ之间还进行：S1、将步骤一制得的混合液进行超声分散，超声波频率为28～33KHz，时间为20～35min，再将超声处理后的混合液进行红外加热处理，升温速度为2℃/min，终温为54～58℃，加热过程中进行减压蒸馏操作，气压大小按250Pa/min的速度递减，当升温过程结束时，气压也停止减小，维持温度与气压条件30min，然后以3℃/min的升温速度将温度上升至78～84℃，气压大小按400Pa/min的速度递减，当到达指定温度后，维持温度与气压条件50min，最后以4℃/min的降温速度将温度降至室温，以100ml/min的气体流速通入空气将气压缓慢恢复至一个大气压。本专利技术至少包括以下有益效果：1、检测过程简单方便，灵敏度高、检测限低，可实现实铁离子浓度的在线原位快速灵敏检测。2、以胰酶为原料合成的氮掺杂碳量子点对铁离子的特异性强，受其他金属离子的干扰较少，检测结果准确可靠，同时以胰酶为原料合成的氮掺杂碳量子点的激发光光谱较宽，方便检测，尤其使用320nm的激发光，得到的荧光光谱效果较好。3、使用超声分散等后续处理后，以胰酶为原料合成氮掺杂碳量子点在检测溶液中铁离子浓度时检出限进一步降低。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术实施例1中等体积含相同浓度氮掺杂碳量子点且含不同浓度铁离子的多个标准溶液的荧光光谱图；图2为本专利技术实施例1中荧光强度与铁离子浓度之间的线性关系曲线；具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。<实施例1>一种利用氮掺杂碳量子点检测溶液中铁离子浓度的方法，包括以下步骤：步骤一、制备氮掺杂碳量子点，先将2.5g胰酶加入10ml超纯水中混合搅拌5min得混合液，再将制得的混合液转移到25ml反应釜中在180℃条件下进行水热反应12h得到氮掺杂碳量子点粗液，将得到的氮掺杂碳量子点粗液以6000rad/min的转速离心取上层清液过滤，用0.22μm过滤器过滤得滤液，然后将滤液用分子量为1000Da的透析袋透析得透析液，将透析液在60℃真空干燥24小时得到水溶性黄色荧光的氮掺杂碳量子点，最后将得到的氮掺杂碳量子点配制成浓度为1mg/mL的氮掺杂碳量子点溶液；步骤二、配制等体积含相同浓度氮掺杂碳量子点且含不同浓度铁离子的多个标准溶液，先称取0.1622g氯化铁溶解在10ml超纯水中，配制成浓度为100mM的铁离子原溶液，再从铁离子原溶液中分别量取0μL、0.9μL、1.8μL、2.7μL、3.9μL出来置于不同的容器中，然后分别向这六个装有不同体积铁离子原溶液的容器中加入0.1mol/L的PBS缓冲溶液进行稀释至3mL，对稀释后的溶液进行搅拌60次，并置于室温下1min，就可制得等体积不同浓度的标准溶液，其浓度值依次为：a＝0mol/L、b＝3×10-5mol/L、c＝6×10-5mol/L、d＝9×10-5mol/L、e＝1.3×10-4mol/L，最后向这些含不同浓度铁离子的标准溶液中分别加入5μL浓度为1mg/mL的由步骤一制得的氮掺杂碳量子点溶液即可；步骤三、将步骤二制得的多个标准溶液分别用荧光分光光度计在320nm的激发波长下检测荧光强度I，检测结果见图1，同时取0mol/L铁离子的标准溶液的荧光强度作为I0；步骤四、根据Stern-Volmer方程可得其中Ksv为Stern-Volmer方程的猝灭常数，[Q]表示铁离子的浓度，以(I0-I)/I为纵坐标、以不同标准溶液中铁离子的浓度为横坐标绘制如图2所示的标准曲线，从而得出(I0-I)/I与铁离子浓度之间的线性关系，其中线性方程为(I0-I)/I＝4.11×103[Q]，相关系数R2＝0.996；步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用氮掺杂碳量子点检测溶液中铁离子浓度的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、配制等体积含相同浓度氮掺杂碳量子点且含不同浓度铁离子的多个标准溶液，并分别其检测荧光强度值I；步骤二、配制与步骤一中标准溶液相同体积相同氮掺杂碳量子点浓度的对照溶液，并检测其荧光强度值I0；步骤三、建立

【技术特征摘要】
1.一种利用氮掺杂碳量子点检测溶液中铁离子浓度的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、配制等体积含相同浓度氮掺杂碳量子点且含不同浓度铁离子的多个标准溶液，并分别其检测荧光强度值I；步骤二、配制与步骤一中标准溶液相同体积相同氮掺杂碳量子点浓度的对照溶液，并检测其荧光强度值I0；步骤三、建立与铁离子浓度之间的线性关系式；步骤四、配制与步骤一中标准溶液相同体积相同氮掺杂碳量子点浓度但铁离子浓度未知的待测溶液，并检测其荧光强度值，再代入步骤三得到的线性关系式中，计算出待测溶液中铁离子浓度。2.如权利要求1所述的利用氮掺杂碳量子点检测溶液中六价铬离子浓度的方法，其特征在于，所述氮掺杂碳量子点的制备过程包括：步骤Ⅰ、将胰酶加入超纯水中混合搅拌5min得混合液；步骤Ⅱ、将步骤Ⅰ制得的混合液进行水热反应12h得到氮掺杂碳量子点粗液，水热反应的温度控制在180℃。步骤Ⅲ、将步骤Ⅱ中得到的氮掺杂碳量子点粗液还进行离心，取上层清液过滤，再将滤液透析、干燥，分离出氮掺杂碳量子点。3.如权利要求1所述的利用氮掺杂碳量子点检测溶液中铁离子浓度的方法，其特征在于，步骤一中标准溶液的配制过程具体包括：步骤a、使用氯化铁和超纯水配制含铁离子的原溶液；步骤b、从步骤a配制的原溶液中分别量取不同体积的原溶液，并分别用相同浓度的PBS缓冲溶液稀释至相同体积，配制成含不同浓度铁离子的标准溶液；步骤c、向步骤b配制的含不同浓度铁离子的标准溶液中分别加入相同浓度、相同体积的氮掺杂碳量子点溶液。4.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄珊，肖琦，姚建东，杨二利，
申请(专利权)人：广西师范学院，
类型：发明
国别省市：广西,45