一种叶酸修饰碳量子点的制备方法及检测痕量六价铬离子的方法技术

本发明专利技术公开了一种叶酸修饰碳量子点的制备方法并利用该叶酸修饰碳量子点进行痕量六价铬离子的检测，该方案中，叶酸修饰碳量子点作为荧光探针，有很好的动力学和热力学性能、物理化学稳定性、良好的水溶性、高耐光性、表面性质多样性、易于化学修饰形成功能性的环境友好的碳纳米颗粒；且本方案所制备的碳量子点不含重金属，可减少环境污染；且叶酸修饰碳量子点对于痕量六价铬具有很好的灵敏度(1‑20ppb)。最后，该六价铬的荧光传感方法具有线性动态范围宽、光谱干扰少、灵敏度高等优点；检测荧光光谱的荧光分光光度计设备费用较低，无需繁琐处理等等优势。

Method for preparing folic acid modified carbon quantum dots and detection of trace six valence chromium ions

The invention discloses a preparation method of the folic acid modified carbon quantum dots and the detection of trace six valent chromium ions using the carbon quantum dots modified by the folic acid. In this scheme, the folic acid modified carbon quantum dots are used as fluorescent probes, and have good kinetic and thermodynamic properties, physical and chemical stability, good water solubility and high light resistance. In addition, the carbon quantum dots prepared by this scheme do not contain heavy metals and can reduce environmental pollution, and the folic acid modified carbon quantum dots have a good sensitivity to trace six valence chromium (1 20ppb). Finally, the fluorescence sensing method of the six valence chromium has the advantages of wide linear dynamic range, low spectral interference and high sensitivity, and the cost of detecting fluorescence spectrophotometer equipment is low, and it does not need tedious treatment and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种叶酸修饰碳量子点的制备方法及检测痕量六价铬离子的方法
本专利技术涉及六价铬离子检测
，尤其是涉及利一种利用叶酸修饰碳量子点进行痕量六价铬离子检测的方法及该种叶酸修饰碳量子点的制备方法。
技术介绍
目前，环境监测分析中，六价铬离子的测定方法主要有：二苯羰酰二肼分光光度法、富集-分光光度法、电化学分析法、硫酸亚铁铵滴定法、离子色谱法、气相色谱法、催化动力学方法、火焰原子吸收光谱法和瑞利共振散射法。虽然这些方法灵敏且可靠，但是存在诸多问题，如：1)需要昂贵的大型设备仪器；2)样品的制备和处理过程复杂；3)选择性和抗干扰能力交差；4)无法及时实现现场快速检测；5)对操作人员技术要求很高。此外，1)原子吸收光谱法、原子发射光谱法和质谱法是最常用的六价铬检测方法，这些方法适用于实际样品分析，但是价格昂贵同时很难实现在线监测；同时痕量检测时需要对样本进行富集，操作繁琐耗时；2)电化学法可实现砷的在线监测，但是此方法需要铁氰化钾等有毒物质，数据不稳定、受到水体的浊度和色度的影响较大，干扰较大；3)分光光度法在线监测六价铬应用最广范，但是检出限较高为40ppb，受到水样pH、其他离子以及色(浊)度的干扰较大。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术首先公开了一种叶酸修饰碳量子点的制备方法，具体包括以下步骤：S1、碳量子点的制备，将组分a、b、c溶于去离子水中，得无色溶液A；将溶液A恒温加热得到棕色溶液B；将溶液B移至去离子水中透析；将透析所剩产物冻干得棕黑色粉末即为碳量子点；S2、叶酸修饰，将叶酸和S1中所得碳量子点溶于去离子水中，得溶液C；向溶液C中加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐，搅拌处理得溶液D；将溶液D移至去离子水中透析；将透析所剩产物冻干得黄褐色粉末即为叶酸修饰碳量子点；所述组分a为柠檬酸钠、葡萄糖、抗坏血酸三者中的任一种，所述b为正丁醇，所述c为聚乙烯亚胺。进一步的，所述步骤S1中，所述组分a、b、c和去离子水的摩尔比例为1:4-5:3-15:80-1000。进一步的，所述步骤S1中，所述溶液A在150-300℃下恒温4-20h，得溶液B。进一步的，所述S2步骤中，叶酸、碳量子点、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和去离子水的摩尔比为1-50:1-5:20-100:100-5000。进一步的，所述步骤S2中，所述溶液C在20-100℃下，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐，且pH在6.5-10下，搅拌24-72h。进一步的，所述步骤S1和S2中，透析过程采用1000-3000Da的透析袋，透析时间为24-72h。进一步的，所述步骤S1和S2中，冻干过程温度为-80～-20℃，冻干时间为4-48h。此外，还公开了一种基于上述叶酸修饰碳量子点的检测痕量六价铬离子的方法，具体包括如下步骤：1)将上述叶酸修饰碳量子点溶解于去离子水中，得溶液E；2)用缓冲液调整溶液E的pH值至5-8，得溶液F；3)获取铬离子浓度换算公式将六价铬离子浓度为0ppb、1ppb、4ppb、10ppb、16ppb的标准物质溶液分别与溶液F混合，分别获得混合溶液1、混合溶液2、混合溶液3、混合溶液4、混合溶液5；对上述混合溶液进行荧光测试，分别获得各混合溶液的荧光强度值；以汞离子浓度与混合溶液荧光强度进行最小二乘算法，获得汞离子含量换算公式y＝kx+b，其中y为汞离子的浓度，x为混合溶液1分别与混合溶液2、混合溶液3、混合溶液4、混合溶液5的荧光强度比值，其中k值为斜率，b为常数；4)将待测含六价铬离子溶液与所述溶液F混合，利用荧光法进行荧光测试，带入步骤3)中公式，得到待测液中六价铬离子的含量。进一步的，所述步骤1)中，叶酸修饰碳量子点质量含量为1％-8％。进一步的，所述步骤2)中，所用缓冲液为0.01-1mol/L的磷酸盐溶液。本方案公开了叶酸修饰碳量子点的制备并利用该叶酸修饰碳量子点进行痕量六价铬离子的检测，叶酸修饰碳量子点作为荧光探针，有很好的动力学和热力学性能、物理化学稳定性、良好的水溶性、高耐光性、表面性质多样性、易于化学修饰形成功能性的环境友好的碳纳米颗粒；且本方案所制备的叶酸修饰碳量子点不含重金属，可减少环境污染；且叶酸修饰碳量子点对于痕量六价铬具有很好的灵敏度(1-20ppb)。最后，该六价铬的荧光传感方法具有线性动态范围宽、光谱干扰少、灵敏度高等优点；检测荧光光谱的荧光分光光度计设备费用较低，无需繁琐处理等等优势。具体实施方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式详予说明。实施例1本实施例为一种叶酸修饰的碳量子点的制备，具体包括以下步骤：S1、碳量子点的制备，将柠檬酸钠、正丁醇、聚乙烯亚胺溶于去离子水中，得无色溶液A，且柠檬酸钠、正丁醇、聚乙烯亚胺、去离子水摩尔比为1：4：3：80；将溶液A在150度下恒温加热20h得到棕色溶液B；将溶液B移至1000Da的透析袋内并在去离子水中透析24h；将透析所剩产物在-80℃中冻干4h得棕黑色粉末即为碳量子点。S2、叶酸修饰，将叶酸和S1中所得碳量子点溶于去离子水中，得溶液C；将溶液C在20℃下加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐，且叶酸、碳量子点、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和去离子水四者的摩尔比例为1：1：20：100，pH在6.5下，搅拌24小时得溶液D；将溶液D移至1000Da的透析袋中并于去离子水中透析24h；将透析所剩产物在-80℃中冻干4h得黄褐色粉末即为叶酸修饰碳量子点。本专利技术所制备的叶酸修饰碳量子点，是一种水溶性的黄褐色的纳米级固体颗粒粉末，粒径为1-9nm，以下可简称为FA-NZA；其表面含有大量的叶酸、氨基等官能团，这些官能团可以与六价铬离子相互作用结合嵌入到FA-NZA，得到Cr(VI)-FA-NZA，此物质具有很高的荧光性，从而实现对于1-20ppb的六价铬离子的检测功能。实施例2本实施例为一种叶酸修饰的碳量子点的制备，具体包括以下步骤：S1、碳量子点的制备，将葡萄糖、正丁醇、聚乙烯亚胺溶于去离子水中，得无色溶液A，且葡萄糖、正丁醇、聚乙烯亚胺、去离子水摩尔比为1：3：8：200；将溶液A在160度下恒温加热5h得到棕色溶液B；将溶液B移至2000Da的透析袋内并在去离子水中透析36h；将透析所剩产物在-40℃中冻干16h得棕黑色粉末即为碳量子点。S2、叶酸修饰，将叶酸和S1中所得碳量子点溶于去离子水中，得溶液C；将溶液C在60℃下加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐，且叶酸、碳量子点、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和去离子水四者的摩尔比例为20：1：50：500，pH在8下，搅拌48小时得溶液D；将溶液D移至2000Da的透析袋中并于去离子水中透析36h；将透析所剩产物在-40℃中冻干16h得黄褐色粉末即为叶酸修饰碳量子点。本专利技术所制备的叶酸修饰碳量子点，是一种水溶性的黄褐色的纳米级固体颗粒粉末，粒径为1-9nm；其表面含有大量的叶酸、氨基等官能团，这些官能团可以与六价铬离子相互作用结合嵌入到FA-NZA，得到Cr(VI)-FA-NZA，此物质具有很高的荧光性，从而实现对于1-20p本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种叶酸修饰碳量子点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、碳量子点的制备，将组分a、b、c溶于去离子水中，得无色溶液A；将溶液A恒温加热得到棕色溶液B；将溶液B移至去离子水中透析；将透析所剩产物冻干得棕黑色粉末即为碳量子点；S2、叶酸修饰，将叶酸和S1中所得碳量子点溶于去离子水中，得溶液C；向溶液C中加入1‑乙基‑(3‑二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐，搅拌处理得溶液D；将溶液D移至去离子水中透析；将透析所剩产物冻干得黄褐色粉末即为叶酸修饰碳量子点；所述组分a为柠檬酸钠、葡萄糖、抗坏血酸三者中的任一种，所述b为正丁醇，所述c为聚乙烯亚胺。

【技术特征摘要】
1.一种叶酸修饰碳量子点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、碳量子点的制备，将组分a、b、c溶于去离子水中，得无色溶液A；将溶液A恒温加热得到棕色溶液B；将溶液B移至去离子水中透析；将透析所剩产物冻干得棕黑色粉末即为碳量子点；S2、叶酸修饰，将叶酸和S1中所得碳量子点溶于去离子水中，得溶液C；向溶液C中加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐，搅拌处理得溶液D；将溶液D移至去离子水中透析；将透析所剩产物冻干得黄褐色粉末即为叶酸修饰碳量子点；所述组分a为柠檬酸钠、葡萄糖、抗坏血酸三者中的任一种，所述b为正丁醇，所述c为聚乙烯亚胺。2.如权利要求1所述的叶酸修饰碳量子点的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述组分a、b、c和去离子水的摩尔比例为1:4-5:3-15:80-1000。3.如权利要求2所述的叶酸修饰碳量子点的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述溶液A在150-300℃下恒温4-20h，得溶液B。4.如权利要求1所述的叶酸修饰碳量子点的制备方法，其特征在于：所述S2步骤中，叶酸、碳量子点、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐和去离子水的摩尔比为1-50:1-5:20-100:100-5000。5.如权利要求4所述的叶酸修饰碳量子点的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述溶液C在20-100℃下，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐，且pH在6.5-10下，搅拌24-72h。6.如权利要求3或5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖研，郭德音，李满园，
申请(专利权)人：宇星科技发展深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44