基于碳点的荧光纳米开关灵敏检测Cu(Ⅱ)离子和焦磷酸盐

利用羟基与氨基在高温条件下反应,不断聚合生成碳点（CDs）,该碳点可发射不依赖激发波长的明亮的红色荧光.将CDs作为目标敏感荧光团时,发现Cu²⁺可特异性猝灭碳点的荧光,而焦磷酸盐（PPi）可在一定程度上恢复上述体系的荧光.其中,Cu²⁺对CDs的荧光猝灭是由于Cu²⁺与CDs发生络合反应,从而发生静态猝灭过程;而加入PPi之后,由于它与CDs的结合能力更强,因此Cu²⁺离开CDs的表面,体系的荧光得以恢复.在此基础上构建了一种高选择性、高灵敏度的off-on荧光纳米开关传感体系,分别用于Cu²⁺和PPi的定量检测,检出限分别达2.14 μmol/L和1.85 μmol/L.该传感体系可应用于实际样品检测,拓宽了荧光CDs的传感应用,为其在生物体内目标分子的检测提供了可能性.     

荧光氮化碳点的合成以及用于铜离子检测

荧光探针可对重金属离子进行灵敏、快速、可视化检测。氮化碳点(CNDs)不含金属,并具有水溶性、低毒性、易于制备和高荧光量子产率等特点,在重金属离子检测中具有潜在的应用价值。本研究利用乙二胺和四氯化碳制备了CNDs荧光探针,Cu²⁺可以猝灭探针的荧光,基于此建立了Cu²⁺的荧光检测方法。在Cu²⁺浓度为2.0～10.0μmol/L范围内具有良好的线性响应,检出限(S/N=3)低至0.058μmol/L。将此探针用于检测自来水、湖水和废水中Cu²⁺的含量,回收率在91.5%～105.3%之间,表明本方法具有良好的实用性。进一步基于CNDs制备了荧光检测试纸用于检测Cu²⁺,裸眼可检测的最低浓度为0.5μmol/L,为现场实时检测Cu²⁺提供了一种可选方案。     

微波辅助快速制备氮掺杂碳点并用于铜的超灵敏检测

以葡萄糖作为碳前驱体,2-甲基咪唑作为氮源掺杂,以微波辅助法一步制备表面含有咪唑基团和氨基的氮掺杂碳点（N-CDs）,经过离心、过滤以及透析对所制备碳点进行提纯。采用高分辨透射电镜、红外、XRD、紫外和荧光等对其进行表征。结果显示,该碳点粒径均匀、荧光性能良好,且Cu²⁺可对N-CDs选择性的猝灭,在0～5μmol/L浓度范围内,其荧光猝灭程度与Cu²⁺的浓度呈现良好的线性关系,检出限为10 nmol/L。据此构建的荧光探针用于测定实际水样中的Cu²⁺,加标回收率为94.0%～98.5%。     

新型荧光碳点的制备及其在Hg2+检测中的应用

以中药材川佛手为碳源,通过高温热解产生的烟制备了平均粒径为6 nm的新型荧光碳点,其最大激发波长285 nm,最大荧光发射波长340 nm。 基于碳点良好的荧光性能及Hg²⁺对碳点荧光的猝灭作用,建立了检测Hg²⁺的新方法。 结果表明,在0.2 mol/L磷酸盐缓冲溶液(pH=7.0)中,响应时间为2 min时,该方法具有良好的选择性和抗干扰能力,检测Hg²⁺浓度的线性范围为0.2~40 μmol/L,相关系数为r=0.9996,检出限为0.052 μmol/L。 当加入2.0和40.0 μmol/L Hg²⁺到实际水样后,相对标准偏差(RSD)和加标回收率分别为0.3%~2.4%和99.5%~101.1%,可用于实际水样中Hg²⁺的分析检测。     

基于有机-无机介孔二氧化硅杂化材料对Cu^2和Co2+的选择性测定

合成了一种有机-无机介孔二氧化硅杂化材料(SBA-15-Tpy),通过透射电镜显微镜、X射线衍射、热重分析和N_2吸附-解吸曲线对其进行表征,并基于该材料建立了在水中对Cu²⁺和Co²⁺的选择性识别。研究表明,SBA-15-Tpy与Cu²⁺和Co²⁺结合后会分别在800 nm和510 nm处产生新的吸收峰,加入其它金属离子后不发生明显的吸收峰值变化。在最优条件下,检测Cu²⁺和Co²⁺的线性范围分别为2.0~200.0μmol/L和10.0~200.0μmol/L,检出限分别为0.48μmol/L和4.28μmol/L。将上述方法用于江水中Cu²⁺和Co²⁺的测定,回收率在96.0%~108.5%之间。     

蛋白胨碳量子点“关-开”型荧光探针检测食品中草酸

采用水热法,使用碳源蛋白胨制得荧光碳量子点（CQDs）。使用透射电镜、X射线光电子能谱（XPS）和红外光谱对其进行了表征。该CQDs溶液的荧光能够被Cu²⁺猝灭,草酸能够使CQDs的荧光恢复。据此建立了碳量子点“关-开”型荧光探针测定草酸的新方法。荧光恢复程度与草酸浓度在8～65μg/mL范围内呈线性关系,检出限为1.8μg/mL。通过紫外光谱、荧光光谱和荧光寿命探究了CQDs对草酸的荧光响应机理。Cu²⁺能够对CQDs的荧光产生动态猝灭,C₂O₄^2-与Cu²⁺结合,减少了溶液中游离的Cu²⁺,导致CQDs的荧光恢复。该方法可用于实际样品西红柿和圣女果中草酸的分析检测。     

溶剂热插层法制备荧光石墨相氮化碳量子点及其在Fe3+检测中的应用

利用溶剂热法, 基于氢氧化钾的插层作用制备了荧光氮化碳量子点(g-C₃N₄ QDs). 所获得的氮化碳量子点具有良好的水溶性和荧光稳定性. 透射电子显微镜(TEM)照片显示, 氮化碳量子点的粒径约为2.3 nm; X射线光电子能谱(XPS)和红外光谱(FTIR)结果表明, 氮化碳量子点表面存在大量的亲水基团; 荧光发射光谱(PL)结果表明, 氮化碳量子点具有激发波长依赖性. 基于三价铁离子(Fe³⁺)对荧光氮化碳量子点荧光的猝灭现象, 构建了一种用于检测Fe³⁺的荧光传感器, 在Fe³⁺浓度为5~100 μmol/L范围内, 检测体系表现出良好的线性关系, 检出限约为0.5 μmol/L, 实现了对Fe³⁺的高效、 灵敏、 选择性检测.     

一种基于多羧基荧光共轭聚电解质的氨基酸检测新方法

基于多羧基荧光共轭聚电解质PPE-(COOK)₄, 发展了一种检测半胱氨酸(Cys)和组氨酸(His)的简便方法. 该方法以PPE-(COOK)₄与Cu²⁺所构成的猝灭体系为基础, 当体系中存在半胱氨酸或组氨酸时, PPE-(COOK)₄/Cu²⁺体系的荧光恢复, 从而实现对上述氨基酸的测定. 由于PPE-(COOK)₄具有类似四乙酸乙二胺(EDTA)的螯状侧链结构, 使其在磷酸盐缓冲液(PBS, 10 mmol/L, pH=7.4)中对Cu²⁺具有超高的灵敏度和选择性, 因此可以借助各种金属掩蔽离子来提高氨基酸检测的特异性. 实验结果表明, 在PPE-(COOK)₄/Cu²⁺体系中引入Ni²⁺或Hg²⁺后, 可分别实现对半胱氨酸和组氨酸的特异性检测, 线性范围分别为1~5和0.5~2.5 μmol/L, 检出限分别为0.15和0.04 μmol/L.     

咔唑-二氨基马来腈类荧光探针的合成及对Cu2+和ClO-的检测

利用咔唑醛与二氨基马来腈合成了一种对Cu²⁺和ClO^-的响应的荧光探针分子CMN。探针分子与Cu²⁺作用后,紫外吸收光谱在394 nm处的吸光度迅速下降,颜色由黄色褪至无色;荧光光谱在452 nm处的发射峰迅速增强,出现明显的蓝色荧光。探针与ClO^-作用后,溶液发生褪色,并在375 nm和394 nm出现强荧光发射,发出淡蓝色荧光。CMN通过配位过程实现了对Cu²⁺的检测,其检测限为47μmol/L;CMN在ClO^-催化下亚胺键水解得到咔唑醛,实现了对ClO^-的检测,检测限3.06μmol/L。CMN可作为荧光检测试纸快速检测环境中的Cu²⁺和ClO^-。     

用于汞离子检测和细胞成像的石墨相氮化碳量子点荧光探针

本文采用一步固相热解法，以尿素作为前体合成了石墨相氮化碳量子点(gCNQDs)．利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等技术对g-CNQDs的粒径分布、元素组成、形貌结构和表面官能团进行表征．基于Hg²⁺淬灭g-CNQDs荧光的现象，构建可用于血样和尿样以及实际水样中Hg²⁺检测的荧光探针，在2.5～50.0μmol·L^-1范围内，Hg²⁺浓度与g-CNQDs相对荧光强度呈现良好的线性关系，检出限为1.5nmol·L^-1．在实际样品中检测Hg²⁺的加标回收率为97.17%～101.13%.g-CNQDs与Hg²⁺的相互作用机理主要为静态淬灭．该探针也被成功应用于肿瘤细胞成像．     

多肽荧光传感器检测铜离子

基于铜离子对罗丹明B标记的多肽的荧光猝灭作用, 构建了一种用于铜离子检测的荧光传感器. 利用共振光散射分析、 紫外-可见吸收光谱、 荧光寿命测试和圆二色光谱研究了铜离子检测的传感机理, 发现铜离子的加入诱导多肽结构发生变化而使罗丹明B荧光团彼此靠近, 从而导致铜离子与多肽之间发生聚集诱导荧光猝灭. 实验结果表明, 该传感器检测铜离子的线性范围为5×10^?4~1×10^?2 μmol/L和0.1~7 μmol/L, 检出限为0.29 nmol/L, 且拥有良好的选择性, 能用于湖水样品中铜离子的检测.     

基于氮化碳量子点/罗丹明B系统检测汞离子的比率荧光探针

通过一步水热法,以柠檬酸和尿素为原料,制备了蓝色氮化碳量子点(CNQDs),并对CNQDs的粒径分布、元素组成、形貌结构及表面官能团进行了表征,考察了CNQDs的光谱性质。以CNQDs为母体与罗丹明B(RhB)构成比率荧光探针CNQDs/RhB,基于CNQDs/RhB(447 nm/581 nm)的荧光强度比值F₀=(F₄₄₇/F₅₈₁)的变化情况对汞离子(Hg²⁺)进行定量测定,具有高选择性和灵敏性。结果显示,该探针对Hg²⁺的检测线性范围为2～40μmol/L,检出限为1.95μmol/L。常见的阴离子和阳离子对CNQDs/Rh B检测Hg²⁺基本无影响,并对该比率型荧光探针的检测机制进行了探究。最后,将该探针应用于实际水样中Hg²⁺的检测,说明该探针具有潜在的应用价值。通过研究,对Hg²⁺的检测提供了新的思路,也预示了该荧光探针在水环境检测方面具有广阔的应用前景。     

荧光素衍生物水杨醛荧光素腙的合成及对铜(Ⅱ)离子的检测

以荧光素酰肼与5-溴水杨醛反应合成了一种新型荧光素衍生物5-溴水杨醛荧光素腙(BSFH),采用红外、核磁、质谱、元素分析等技术手段对其进行了表征。 通过吸收光谱考察了在水溶液中BSFH对常见金属离子的选择性响应,发现BSFH在可见光区几乎无吸收,当加入常见金属离子时,吸收光谱上除了Cu²⁺之外的其它金属离子在496 nm处出现非常弱的吸收,而当Cu²⁺存在时,可以裸眼看到溶液颜色迅速从无色变为黄色,吸收光谱上在496 nm处出现了相对很强的吸收峰,并且随着Cu²⁺浓度的增加溶液的吸收强度不断增强,说明在水溶液中BSFH对Cu²⁺有很好的选择性。 实验结果表明,该化合物与Cu²⁺的化学计量比为1:1,Cu²⁺浓度线性范围为0.30~10 μmol/L,许多常见的金属离子不干扰Cu²⁺的测定,检测限为0.30 μmol/L,说明在水溶液中BSFH对铜离子具有很高的灵敏度。 据此,BSFH可以简单、快速、灵敏地在水溶液中识别和检测低浓度的铜离子。     

离子印迹法制备对铜离子(Ⅱ)选择性吸附的碳基材料

通过钨离子印记方法,合成了对铜离子有高选择性吸附性能的碳基材料。 在四乙烯五胺(TEPA)、钨酸铵和葡萄糖摩尔比为1:1:5条件下,经水热法合成的碳基吸附材料能有效地吸附铜离子,对铜离子吸附的最佳pH=5。 在Cd²⁺、Co²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺和Zn²⁺摩尔浓度相近体系中,离子印记碳基吸附材料对铜离子的吸附率高达97.2%,而对Cd²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺吸附率分别为20.1%、9.63%、20.3%、13.3%,表明这种离子印记碳基吸附材料对Cu²⁺具有非常优异的选择吸附能力。     

铈锆复合氧化物修饰电极的制备及用于水样中Pb2+的检测

铅是一种有毒重金属,广泛分布在自然界中,会影响生态环境以及损害人体健康,因此对铅离子的检测十分必要。采用水热法制备了Ce₂Zr₂O_7.04纳米复合材料,将其滴涂在玻碳电极上制成修饰电极。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）分别对材料的组成、形貌、价态进行了表征。使用方波阳极溶出伏安法（SWASV）对Pb²⁺进行检测,发现该修饰电极对Pb²⁺具有良好的电流响应,同时对缓冲溶液、除氧时间、富集电位和pH值等条件进行了优化。结果表明,在优化的测试条件下,该修饰电极对Pb²⁺的检测线性范围为0.0025~3.5 μmol/L,检测限（LOD）（3S/N）为0.198 nmol/L,回收率在97.6％~104.4％之间。应用于水样中Pb²⁺的检测表现出良好的重现性、稳定性和抗干扰能力,为水样中Pb²⁺的检测提供了一种新的方法。     

玉米苞衣热解法制备碳点及荧光猝灭法测定Hg2+

以农业废弃物玉米苞衣为碳源,采用一步热解法制备荧光碳点(CDs),利用透射电子显微镜、红外光谱、 X射线光电子能谱、紫外-可见光谱和荧光光谱等对CDs的结构和光学性能进行了表征。结果表明,制备得到的CDs呈球形,粒径约为5.5 nm,其表面富含羟基和羧基。CDs在紫外光照射下可以发出明亮的蓝色荧光。Hg²⁺对CDs溶液的荧光具有显著的猝灭作用,据此建立了检测Hg²⁺的新体系。在0～4.0μmol/L范围内,CDs溶液的荧光猝灭程度与Hg²⁺浓度呈良好的线性关系,检出限为0.011μmol/L。本方法适用于自来水和湖水水样中Hg²⁺的测定。     

N,N-二甲基吡啶苯甲醛缩对二甲氨基苯甲酰腙的合成及对Cu2+的选择性识别

设计合成了可用于识别铜离子的化合物N,N-二甲基吡啶苯甲醛缩对二甲氨基苯甲酰腙(1), 通过¹H NMR, ¹³C NMR和MS等对其结构进行了表征; 采用荧光光谱和吸收光谱法研究了化合物1与金属离子间的相互作用. 结果表明, 化合物1对Cu²⁺ 呈现良好的选择性, Cu²⁺ 的加入使化合物1的荧光强度增强12.5倍, 加入其它金属离子如Fe³⁺, Zn²⁺, Pb²⁺, Hg²⁺, Cd²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Li⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ 和 Ag⁺, 仅引起化合物1荧光强度的微降. 采用双倒数线性回归拟合法计算可知, 化合物1与Cu²⁺ 形成了1: 1型强发光配合物, 结合常数为2.0×10⁷ L/mol.     

同时识别Cu2+,Zn2+和Ca2+的化学传感器合成及Ca2+活体荧光成像

合成并表征了一个能同时对Cu²⁺,Zn²⁺和Ca²⁺进行识别的化学传感器L,研究了L对常见的金属离子和阴离子的吸收光谱和荧光光谱。结果发现：L可通过紫外-可见吸收光谱分别在414和328 nm处对Cu²⁺,Zn²⁺进行特异识别,L可通过在511 nm处的荧光增强对Ca²⁺进行特异识别,且其识别具有快速、可选择及可逆的特点。将L应用于药品和水体样品中Cu²⁺,Zn²⁺和Ca²⁺的检测,结果满意。L还可用荧光成像对细胞和活体中Ca²⁺进行检测。     

共价有机骨架材料修饰碳糊电极电化学检测铜离子

利用溶剂热反应合成共价有机骨架材料TpBD-COF，通过扫描电子显微镜和红外光谱表征其形貌和结构。按照一定比例将石墨粉、 TpBD-COF、离子液体(BPPF6)和石蜡油混合研磨，制备COF-2-BPPF6-CPE碳糊电极，采用循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)评估修饰电极的电化学性能。在pH 3.50的邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液中，Cu²⁺在修饰电极上有灵敏的电流响应。COF修饰碳糊电极对Cu²⁺有更高的峰电流，且峰电流与Cu²⁺浓度在1～200μmol/L呈线性关系(R2=0.9997)，检出限为0.13μmol/L。利用该修饰电极，采用标准加入法对水样中的Cu²⁺进行测定，回收率为100.6%～101.2%，表明其可用于检测水体中的Cu²⁺。     

基于氮掺杂碳点的荧光增强简便、快速而准确地检测环丙沙星

以苹果酸为碳源,磷酸铵提供氮源,采用固态热解法一步合成一种水溶性的、氮掺杂的蓝色荧光碳点(N-CDs)。 所得到的碳点荧光量子产率高达20.7%,形貌近似球形,平均粒径约为3.3 nm。 基于环丙沙星(CIP)对碳点的荧光增强作用,建立了一种CIP的定量检测方法。 最佳实验参数为:碳点浓度为7.5 μg/mL,pH值为5.9,孵化时间为5 min。 在此实验条件下,碳点的荧光强度增加值(ΔF)和CIP的浓度在0.39~40.00 μmol/L范围内呈良好的线性关系,方法的检出限为0.12 μmol/L,相对标准偏差(n=5)为4.2%。 干扰实验结果指出,除了铜离子具有明显的影响外,其它共存物质的干扰可以忽略不计,而铜离子的干扰可通过加入草酸铵来掩蔽。 最后利用所构建的荧光传感器对实际样品中CIP进行检测,回收率在93%~107%之间。 本研究为CIP定量分析提供了一种简单、快速、灵敏度高、选择性好而有效的测定方法。