一种基于黄酮苷及其衍生物合成的碳量子点便捷式检测铝离子的方法技术

技术编号:24329022 阅读:36 留言:0更新日期:2020-05-29 18:59
一种基于黄酮苷及其衍生物合成的碳量子点便捷式检测铝离子的方法,是以黄酮苷及其衍生物为前体合成发射峰位于400‑480nm的蓝色荧光碳量子点;再以铝离子诱导上述蓝色荧光碳量子点产生发射峰位于490‑580nm的绿色荧光;然后在紫外光照射下,获取铝离子诱导后的碳量子点彩色荧光照片,利用RGB法对照片进行分析以检测出铝离子的浓度。本发明专利技术提供了以黄酮苷及其衍生物合成碳量子点,并基于碳量子点构建便携式检测Al

A convenient method for the detection of aluminum ions by carbon quantum dots based on the synthesis of flavonoid glycosides and their derivatives

【技术实现步骤摘要】
一种基于黄酮苷及其衍生物合成的碳量子点便捷式检测铝离子的方法
本专利技术主要涉及一种检测铝离子的方法,具体涉及一种基于黄酮苷及其衍生物合成的碳量子点便携式检测铝离子的方法。
技术介绍
铝是地壳中含量最高的金属元素,广泛用于水处理、铝制容器、食品添加剂等方面,从而使水中和食品中的铝离子(Al3+)浓度增加。铝离子在人体中缓慢积累,可能对人类健康构成危害(阿尔茨海默氏症和帕金森氏症等疾病)。世界卫生组织(WHO)规定,人的平均铝摄入量约为3-10mg/天。传统的检测铝离子的方法主要包括原子吸收光谱法,原子发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法等。因这些方法需要昂贵的仪器、样品前处理复杂、分析时间长,且携带不便,难以满足现场即时快速检测的要求。因此,亟需开发一种经济、简单、快速、便携式的新型检测策略用于高灵敏检测铝离子。碳量子点(Carbondots,CDs)是一种新型的荧光纳米材料,由于其合成简单、光学性质优异等特性被广泛研究。水热法是合成CDs最为热门的方法,通过直接加热富含碳的小分子的溶液而合成CDs。水热法合成前体来源广泛且成本低廉,如氨基酸、柠檬酸、乙二胺等化学物质都可作为合成CDs的前体。因合成CDs的表面功能基团可以通过螯合作用与金属离子相互作用,基于不同前体物质合成的CDs实现了对多种金属离子的灵敏检测。基于比色的检测方法因检测信号易读出、成本较低而备受关注。该方法因基于吸收率的变化,其灵敏度和准确性较低。为了进一步提高比色传感器的灵敏度和准确性,使用两种不同颜色的荧光纳米材料构建比例型探针,可以有效消除光源波动、环境不确定性等影响,提高检测灵敏度。目前,基于碳量子点、半导体量子点、金属纳米簇等纳米材料的双色荧光探针,实现了对金属离子、小分子的高灵敏检测。然而,这种基于荧光的比色检测技术,通常需要调整两种不同颜色的荧光纳米材料的荧光强度比,从而使检测过程较为复杂。最近,基于智能手机的便携式检测方法改善了基于荧光的比色检测技术,满足了现场实时检测的要求。借助手机上的分析软件(ImageJ,RGBPicker等)对样品的彩色照片进行RGB(红、绿、蓝三个颜色通道的色彩模式)分析,基于不同颜色通道的颜色强度比值可实现对目标物的实时便携式检测。因只需要借助智能手机、分析软件和紫外灯,该方法可简单、快速、便携式地检测金属离子。
技术实现思路
本专利技术的目的在于,提供一种基于黄酮苷及其衍生物合成的碳量子点便捷式检测铝离子的方法,通过利用黄酮苷及其衍生物合成的碳量子点(CDs),并基于该CDs实现对铝离子(Al3+)的便携式检测。为达上述目的,本专利技术所采用的技术方案是:一种基于黄酮苷及其衍生物合成的碳量子点便捷式检测铝离子的方法,该方法步骤如下:A.以黄酮苷及其衍生物为前体合成发射峰位于400-480nm的蓝色荧光碳CDs;B.以铝离子诱导上述蓝色荧光CDs产生发射峰位于490-580nm的绿色荧光;C.在紫外光照射下,获取Al3+诱导后的CDs彩色荧光照片,利用RGB法对该照片进行分析以检测出Al3+的浓度。较佳的,上述步骤A中提及的黄酮苷及其衍生物为柚皮苷、橙皮苷或橘皮苷及其衍生物中的一种或几种。较佳的,上述步骤A中合成碳量子点的方法为水热法、超声波法、溶剂热法、微波消解法或超声振荡法,皆为现有常规方法。以水热法进行说明,具体过程为:取0.01g-0.1g黄酮苷及其衍生物溶于5ml-50ml无水乙醇,经超声振荡溶解后,将该溶液置于120℃-200℃的高温下反应1h-8h;待反应结束后,将反应后的溶液分离纯化并冷冻干燥,得CDs粉末。较佳的,上述步骤B中提及的诱导是指将不同浓度的Al3+溶液与0.01mg/ml-1mg/ml的蓝色荧光CDs溶液混合,于室温下反应5min-30min。较佳的,上述步骤C中紫外光波长为200-395nm,紫外光源包含能发射紫外光的所有光源,如手提式紫外灯、紫外激光等;CDs彩色荧光照片是通过智能手机获取,该智能手机包含具有拍摄成像功能的所有类型智能手机。上述提及的利用RGB法对CDs彩色荧光照片进行分析检测Al3+浓度的过程为本领域的现有常规技术。本专利技术根据黄酮类化合物富含碳、氢、氧元素且含有羟基基团,可作为CDs合成的前体,而合成蓝色荧光CDs(发射峰位于400-480nm);而Al3+可诱导CDs产生新的绿色荧光发射峰(490-580nm),而CDs原有的蓝色(400-480nm)荧光强度减弱;同时,通过智能手机结合RGB分析,可以识别紫外光下CDs探针从蓝色到绿色的明显颜色变化,从而可以简单、快速、便携式检测Al3+,结合参见图1。本专利技术提供了以黄酮苷及其衍生物合成CDs,并基于CDs构建便携式检测Al3+的策略。根据紫外光照射下,CDs不同荧光颜色的变化来定量Al3+。如此,本方法只要借助智能手机和RGB分析软件(如ImageJ软件),分析不同浓度样品在紫外光照射下的荧光颜色变化,就能实现对金属离子的检测。本方法操作简单,方便携带,检测快速,容易推广,适合各种检测铝离子的检验部门。附图说明图1是本专利技术方法的检测原理示意图。图2是基于柚皮苷合成的CDs的基本性质表征;其中,A表示CDs的光谱图,a、b分别指CDs的紫外吸收谱和荧光发射谱;B表示CDs在不同激发波长下的荧光发射性质,a、b、c、d、e、f分别指CDs在激发波长为300nm、320nm、340nm、360nm、380nm、400nm时的荧光发射谱;C表示CDs在不同pH值下的荧光强度变化情况,荧光强度比值是指不同pH值下的CDs荧光强度与pH=7时的CDs荧光强度之间的比值;D表示CDs的傅里叶红外光谱图。图3是基于荧光光谱法检测Al3+的数据曲线示意图及特异性。其中,A表示添加不同浓度Al3+后,CDs的荧光光谱;B表示Al3+的浓度与I500/I420值之间的关系,插图显示了在23.08μM–769.23μM范围内的线性关系;C表示添加769.23μM不同金属离子(Ag+,Al3+,Ca2+,Cd2+,Co2+,Cr3+,Cu2+,Fe2+,Fe3+,Hg2+,K+,Mg2+,Na+,Ni2+和Zn2+)后,CDs的荧光光谱;D表示添加769.23μM不同金属离子(Ag+,Al3+,Ca2+,Cd2+,Co2+,Cr3+,Cu2+,Fe2+,Fe3+,Hg2+,K+,Mg2+,Na+,Ni2+和Zn2+)后,CDs的I500/I420值的变化,图中Blank为空白对照。图4是基于RGB法检测Al3+的数据曲线示意图及特异性。其中,A表示添加不同浓度Al3+后在360nm紫外灯下用智能手机获得的CDs图像,a、b、c分别指荧光CDs图像、经ImageJ将荧光CDs图像分解为蓝色通道、经ImageJ将荧光CDs图像分解为绿色通道;B表示Al3+的浓度与绿色通道/蓝色通道的颜色强度比值之间的关系,插图显示了在3.85μM–2.31mM范围内的线性关系;C表本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于黄酮苷及其衍生物合成的碳量子点便捷式检测铝离子的方法,其特征在于,该方法步骤如下:/nA.以黄酮苷及其衍生物为前体合成发射峰位于400-480nm的蓝色荧光碳量子点;/nB.以铝离子诱导上述蓝色荧光碳量子点产生发射峰位于490-580nm的绿色荧光;/nC.在紫外光照射下,获取铝离子诱导后的碳量子点彩色荧光照片,利用RGB法对照片进行分析以检测出铝离子的浓度。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于黄酮苷及其衍生物合成的碳量子点便捷式检测铝离子的方法,其特征在于,该方法步骤如下:
A.以黄酮苷及其衍生物为前体合成发射峰位于400-480nm的蓝色荧光碳量子点;
B.以铝离子诱导上述蓝色荧光碳量子点产生发射峰位于490-580nm的绿色荧光;
C.在紫外光照射下,获取铝离子诱导后的碳量子点彩色荧光照片,利用RGB法对照片进行分析以检测出铝离子的浓度。


2.如权利要求1所述的一种基于黄酮苷及其衍生物合成的碳量子点便捷式检测铝离子的方法,其特征在于,所述步骤A中的黄酮苷及其衍生物为柚皮苷、橙皮苷或橘皮苷及其衍生物中的一种或几种。


3.如权利要求1所述的一种基于黄酮苷及其衍生物合成的碳量子点便捷式检测铝离子的方法,其特征在于,所述步骤A中合成碳量子点的方法为水热法、超声波法、溶剂...

【专利技术属性】
技术研发人员:石星波魏伟高文丽
申请(专利权)人:湖南农业大学
类型:发明
国别省市:湖南;43

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