荧光氮掺杂碳量子点在选择性识别硝基苯胺类化合物中的应用及一种固相微萃取探针制造技术

本发明专利技术涉及荧光氮掺杂碳量子点在选择性识别硝基苯胺类化合物中的应用及一种固相微萃取探针，本发明专利技术还涉及一种荧光氮掺杂碳量子点固相微萃取探针，所述固相微萃取探针包括不锈钢丝和涂覆于不锈钢丝上的表面涂层，所述表面涂层含有荧光氮掺杂碳量子点。本发明专利技术所述荧光氮掺杂碳量子点具有荧光寿命长、荧光效果稳定、可选择性识别硝基苯胺类化合物等优点，在固态及溶液状态均具有较强的黄绿色荧光。本发明专利技术提供的固相微萃取探针对邻硝基苯胺具有很好的富集性能，在富集一定量的邻硝基苯胺后涂层出现荧光淬灭现象，因此该涂层不仅可以用于邻硝基苯胺的选择性富集和分析，还可用于鉴别样品中的邻硝基苯胺类物质是否超量。

Application of Fluorescent Nitrogen Doped Carbon Quantum Dots in Selective Recognition of Nitroaniline Compounds and a Solid Phase Microextraction Probe

The present invention relates to the application of fluorescent nitrogen-doped carbon quantum dots in selective recognition of nitroaniline compounds and a solid-phase microextraction probe. The invention also relates to a fluorescent nitrogen-doped carbon quantum dot solid-phase microextraction probe. The solid-phase microextraction probe comprises stainless steel wire and a surface coating coated on stainless steel wire. The surface coating contains fluorescent nitrogen doped carbon quantum dots. The fluorescent nitrogen doped carbon quantum dots of the invention have the advantages of long fluorescence lifetime, stable fluorescence effect, selective recognition of nitroaniline compounds, and strong yellow-green fluorescence in solid and solution states. The solid-phase microextraction probe provided by the invention has good enrichment performance for o-nitroaniline, and fluorescence quenching occurs in the coating after enrichment of a certain amount of o-nitroaniline. Therefore, the coating can be used not only for selective enrichment and analysis of o-nitroaniline, but also for identification of o-nitroaniline substances in the sample. Excess.

【技术实现步骤摘要】
荧光氮掺杂碳量子点在选择性识别硝基苯胺类化合物中的应用及一种固相微萃取探针
本专利技术涉及固相微萃取领域，更具体地，涉及荧光氮掺杂碳量子点在选择性识别硝基苯胺类化合物中的应用及一种固相微萃取探针。
技术介绍
固相微萃取（solid-phasemicroextraction，SPME）是一种操作简便，不需要大量溶剂的萃取、富集技术，易于实现自动化且与色谱、电泳等高效分离检测手段联用。由于其萃取量少、对系统干扰小、易于自动化等优点，目前已经被广泛应用于环境保护、食品检测、药物分析和临床分析等领域。萃取涂层是SPME技术的核心，SPME技术的广泛应用和高灵敏性、高选择性依赖于涂层材料的发展和制备。尽管一些涂层已经实现商用化，但是这些探针存在价格昂贵（800～900元一支）、选择性低、对某些特定分析物富集效果不理想、萃取头易折断等缺点，难以满足实际复杂样品的分离分析要求并且大大地限制了固相微萃取技术的进一步发展和应用。另一方面，现有技术制备的探针，无法在分析检测之前判定样品中分析物的浓度范围。因此，很有必要提供一种选择性高、富集效果好、能够实现定量检测且价格低廉的固相微萃取探针。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供荧光氮掺杂碳量子点在选择性识别硝基苯胺类化合物中的应用。本专利技术的另一目的在于提供一种荧光氮掺杂碳量子点固相微萃取探针。本专利技术的另一目的在于提供上述荧光氮掺杂碳量子点固相微萃取探针的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供上述荧光氮掺杂碳量子点固相微萃取探针在可视化鉴别和定量检测环境水样品及尿液中邻硝基苯胺的应用。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：荧光氮掺杂碳量子点在选择性识别硝基苯胺类化合物中的应用，所述荧光氮掺杂碳量子点的制备方法如下：将氮源和碳源置于水中混合分散得到均一的分散液，随后将所述分散液在微波条件下反应即得所述荧光氮掺杂碳量子点；其中，所述氮源为尿素；所述碳源为柠檬酸钙、柠檬酸镁、柠檬酸或柠檬酸一水中的一种或几种。本专利技术还保护一种荧光氮掺杂碳量子点固相微萃取探针，所述固相微萃取探针包括不锈钢丝和涂覆于不锈钢丝上的表面涂层，所述表面涂层含有荧光氮掺杂碳量子点，所述荧光氮掺杂碳量子点的制备方法如下：将氮源和碳源置于水中混合分散得到均一的分散液，随后将所述分散液在微波条件下反应即得所述荧光氮掺杂碳量子点；其中，所述氮源为尿素；所述碳源为柠檬酸钙、柠檬酸镁、柠檬酸或柠檬酸一水中的一种或几种。固相微萃取技术的核心在于萃取探针上的固相微萃取涂层，本专利技术使用荧光氮掺杂碳量子点作为固相微萃取探针表面涂层的吸附剂，该材料具有荧光性能稳定、对硝基苯胺有选择性识别效果、表面官能团多、接触特定有机污染物后出现荧光淬灭现象的特点，可作为涂层材料用于制备选择性荧光淬灭固相微萃取探针。荧光氮掺杂碳量子点作为表面涂层吸附剂制备得到的固相微萃取探针具有选择性好、富集性能高且可循环使用60次以上的优点。本专利技术所述荧光氮掺杂碳量子点材料是尺寸为1~4nm的土黄色固体粉末，在365nm波长紫外灯的照射下发出黄绿色荧光，量子点表面富含氨基、羧基、羟基等官能团，接触硝基苯胺类物质会出现荧光淬灭现象。优选地，所述氮源和碳源的质量比为3：1～5。优选地，所述微波条件的功率为600～1000W，反应时间为4～10min。本专利技术同时保护上述荧光氮掺杂碳量子点固相微萃取探针的制备方法，所述方法如下：将不锈钢丝伸入粘合剂溶液中，取出并吸干不锈钢丝表面的粘合剂溶液，然后在其表面均匀涂覆荧光氮掺杂碳量子点材料并干燥，重复数次使涂层厚度达到要求，最后在惰性气体氛围下老化即得所述固相微萃取探针。优选地，所述粘合剂溶液为聚二甲基硅氧烷/甲苯溶液；更为优选地，所述聚二甲基硅氧烷/甲苯溶液中聚二甲基硅氧烷的质量浓度为0.2~0.8g/mL；更为优选地，所述聚二甲基硅氧烷的质量浓度为0.4g/mL。本专利技术通过利用聚二甲基硅氧烷溶液在高温下的固化反应制备固相微萃取探针，通过所述方法制备探针不仅厚度可控、不易损坏，其制备步骤简单快速、制备成本低，适用于大量的生产和实际应用。将本专利技术制备得到的固相微萃取探针应用于水样品以及尿液样品中的邻硝基苯胺的鉴别和分析检测，具有可视化、吸附效果好、检出限低和重现性好等优点。本专利技术利用物理化学性质稳定的聚二甲基硅氧烷作为粘合剂，将氮掺杂碳量子点材料逐层固定于不锈钢纤维的表面，形成氮掺杂碳量子点固相微萃取探针。涂覆层数直接影响固相微萃取涂层的厚度以及固相微萃取涂层上氮掺杂碳量子点材料的负载量，从而影响所制备固相微萃取探针的萃取富集性能。优选地，所述聚二甲基硅氧烷/甲苯溶液的配置方法为：将胶状聚二甲基硅氧烷与甲苯混合搅匀后，加热超声即得聚二甲基硅氧烷/甲苯溶液。优选地，在不锈钢丝表面涂覆氮掺杂碳量子点材料的具体操作为：将涂有粘合剂的不锈钢丝放在氮掺杂碳量子点固体粉末中滚动并涂覆上一层碳量子点材料的涂层，用镊子尖端的锯齿部分摩擦不锈钢丝上未涂覆材料的部分，使得未粘附严实的碳量子点材料从不锈钢丝上掉下，得到表面均匀的碳量子点材料固相微萃取探针。优选地，所述不锈钢纤维的预处理操作为：将不锈钢纤维依次在水、有机溶剂中浸泡、加热超声并晾干。更为具体地，所述预处理操作为：将不锈钢纤维截成3~4cm长度后，按顺序依次在超纯水、乙醇、丙酮、环己烷中浸泡、在50℃条件下超声30min，烘干温度为80℃。优选地，选用烘箱对涂覆荧光氮掺杂碳量子点材料的不锈钢丝进行干燥，所述烘箱的温度为120℃，处理时间为15min，优选地，所述涂层的长度为0.5～2cm，厚度为1～100µm。优选地，所述老化是指将所得到的不锈钢丝置于250℃下，在氮气的保护中老化60min。上述荧光氮掺杂碳量子点固相微萃取探针在可视化鉴别和定量检测环境水样品及尿液中邻硝基苯胺的应用也在本专利技术的保护范围之内。将本专利技术所制备得到的固相微萃取探针用于测定印染工厂废水、厂区附近水涌水、珠江水以及人尿液中的邻硝基苯胺，具有线性范围宽、检出限低、回收率高等优点。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术所述荧光氮掺杂碳量子点具有荧光寿命长、荧光效果稳定、可选择性识别硝基苯胺类化合物等优点，在固态及溶液状态均具有较强的黄绿色荧光。本专利技术提供的固相微萃取探针对邻硝基苯胺具有很好的富集性能，在富集一定量的邻硝基苯胺后涂层出现荧光淬灭现象，因此该涂层不仅可以用于邻硝基苯胺的选择性富集和分析，还可用于鉴别样品中的邻硝基苯胺类物质是否超量；另外，所述固相微萃取探针还具有较高的选择性、表面官能团多等优点，可多次循环使用。本专利技术同时提供了所述固相微萃取探针的制备方法，通过所述方法制备的固相微萃取探针厚度可控，且保证了涂层中无过多其他物质的掺入，使得涂层的萃取富集效果能够直观反映该类吸附材料的吸附性能和富集性能；另外，该方法制备步骤快速简便、成本低廉。附图说明图1是实施例1提供的氮掺杂碳量子点固体粉末在可见光下以及紫外灯下图片；图2是实施例4制备得到的掺杂碳量子点固相微萃取探针在紫外灯下发出绿色荧光以及探针的扫描电镜表征图；图3是实施例1提供的氮掺杂碳量子点固体粉末对各种混合标准样品的淬灭识别选择性。图4是实施例1提供的氮掺杂碳量子点固体粉末对各种单独标准样品的淬灭识别选择性。图5是实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.荧光氮掺杂碳量子点在选择性识别硝基苯胺类化合物中的应用，所述荧光氮掺杂碳量子点的制备方法如下：将氮源和碳源置于水中混合分散得到均一的分散液，随后将所述分散液在微波条件下反应即得所述荧光氮掺杂碳量子点；其中，所述氮源为尿素；所述碳源为柠檬酸钙、柠檬酸镁、柠檬酸或柠檬酸一水中的一种或几种。

【技术特征摘要】
1.荧光氮掺杂碳量子点在选择性识别硝基苯胺类化合物中的应用，所述荧光氮掺杂碳量子点的制备方法如下：将氮源和碳源置于水中混合分散得到均一的分散液，随后将所述分散液在微波条件下反应即得所述荧光氮掺杂碳量子点；其中，所述氮源为尿素；所述碳源为柠檬酸钙、柠檬酸镁、柠檬酸或柠檬酸一水中的一种或几种。2.根据权利要求1所述应用，其特征在于，所述氮源和碳源的质量比为3：1～5。3.根据权利要求1所述应用，其特征在于，所述微波条件的功率为600～1000W，反应时间为4～10min。4.一种荧光氮掺杂碳量子点固相微萃取探针，其特征在于，所述固相微萃取探针包括不锈钢丝和涂覆于不锈钢丝上的表面涂层，所述表面涂层含有荧光氮掺杂碳量子点，所述荧光氮掺杂碳量子点的制备方法如下：将氮源和碳源置于水中混合分散得到均一的分散液，随后将所述分散液在微波条件下反应即得所述荧光氮掺杂碳量子点；其中，所述氮源为尿素；所述碳源为柠檬酸钙、柠檬酸镁、柠檬酸或柠檬酸一...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳钢锋，刘舒芹，杨升宏，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44