一种基于氮参杂银杏叶生物质荧光碳量子点及其制备方法和在Cr(VI)检测中的应用

本发明属于荧光纳米材料，尤其涉及一种基于氮参杂银杏叶生物质荧光碳量子点及其制备方法和在cr(vi)检测中的应用。

背景技术：

1、水体污染问题日益严峻，亟需开发高灵敏、快速便携、低成本的污染物检测手段。重金属毒性强且难以生物降解，易沿生物链富集，其中铬是水环境典型高危重金属。铬主要以cr(iii)、cr(vi)两种价态存在，过量暴露可诱发癌变，损伤消化、呼吸及免疫器官。美国epa规定饮用水总铬限值仅0.1 mg/l，而日常生活中涂料、制革、电镀等工业排污是水体cr(vi)超标的主要来源，因此建立高效的水体cr(vi)监测方法意义重大。

2、碳量子点(cds)作为粒径10 nm以下零维碳纳米材料，光电性能优异，是绿色荧光传感理想介质。生物质碳源低成本、绿色环保、符合可持续发展理念，自带杂原子与芳香骨架，可一步实现原位掺杂，调控碳点光学性能。现有研究多采用果皮、茶叶、微生物等生物质制备传感碳量子点，以银杏叶为前驱体合成碳点的报道十分稀缺。

3、本研究以银杏叶为碳源，间苯二胺为氮源，采用水热法合成了绿色荧光碳点，对cr(vi)表现出优秀的选择性和灵敏度。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明利用一步水热法制备出具有荧光性质的碳量子点，并验证出其可以广泛作为检测cr(vi)的荧光探计。

2、本发明具体是通过以下技术方案来实现的：

3、本发明第一方面提供一种荧光碳量子点，所述碳量子点的最佳激发波长为420nm，最佳发射波长为514 nm，且在365 nm的紫外灯下呈绿色荧光。

4、本发明第二方面提供一种基于氮参杂银杏叶生物质荧光碳量子点的制备方法，包括如下步骤：

5、步骤1：取清洗过的银杏叶于烘箱中特定温度烘干脱水一定时间后，研磨成粉状并过筛。

6、步骤2：按一定投料比将银杏叶粉末与富含氨基原料至于烧杯中，超声分散均匀。

7、步骤3：将上述混合液转移至特氟龙内衬反应釜中，进行水热反应；

8、步骤4：将得到的深黄色碳量子点分散体，离心，取上清液；

9、步骤5：将获得的溶液装入透析袋中，倒入超纯水透析以除去杂质，获得黄色溶液；

10、步骤6：将获得的溶液置于真空冷冻干燥仪中冷冻干燥，得到纯化的氮参杂银杏叶生物质荧光碳量子点。

11、上述的一种基于氮参杂银杏叶生物质荧光碳量子点，步骤1中，所述的烘干温度为110℃。

12、上述的一种基于氮参杂银杏叶生物质荧光碳量子点，步骤1中，所述的烘干时间为5 h。

13、上述的一种基于氮参杂银杏叶生物质荧光碳量子点，步骤1中，所述的过筛目数为100目。

14、上述的一种基于氮参杂银杏叶生物质荧光碳量子点，步骤2中，所述反应投料比为1：1。

15、上述的一种基于氮参杂银杏叶生物质荧光碳量子点，步骤3中，所述的水热反应是在200℃条件下水热反应8 h。

16、上述的一种基于氮参杂银杏叶生物质荧光碳量子点，步骤4中，所述的离心是4000rpm离心10 min。

17、上述的一种基于氮参杂银杏叶生物质荧光碳量子点，步骤5中，所用的透析袋的规格为500 da，所述的超纯水用量为2 l。

18、上述的一种基于氮参杂银杏叶生物质荧光碳量子点，步骤6中，所述冷冻干燥的温度为-49℃，时间为24 h。

19、本发明第三方面提供了上述的生物质荧光碳量子点用作荧光探针在检测cr(vi)中的应用。

20、上述的应用，包括如下步骤：

21、步骤1：在0~251 μм范围内，取0.2 ml不同浓度的cr(vi)溶液，向其加入0.2 ml的0.2 mg/ml的荧光碳量子点和0.6 ml超纯水，待混合均匀后，反应2 min；

22、步骤2：将步骤1所获得的混合溶液放入荧光光谱仪中，选取420 nm为激发光波长，光谱范围设定为300~700 nm，待获得完整的荧光光谱后，读取514 nm处的荧光强度值f；

23、步骤3：量取0.2 ml的超纯水，并加入到0.2 ml的0.2 mg/ml的上述的荧光碳量子点和0.6ml超纯水，待混合均匀后，反应2 min；

24、步骤4：将步骤3所得到的混合溶液放入荧光光谱仪中，选取420 nm为激发波长，光谱范围设定为300~700 nm，待获得完整的荧光光谱后，读取514 nm处的荧光强度值f0；

25、cr(vi)浓度范围在0~87 μм和118~251 μм的线性回归方程分别为：

26、y = 1.00912 - 0.00364x，r2=0.992；y = 0.89053 - 0.00274x，r2=0.992

27、按照步骤1-4的方法，取未知浓度的cr(vi)溶液，得到荧光强度值f和f0，根据线性方程计算得到cr(vi)的浓度。

28、本发明的有益效果：

29、与现有技术相比，本发明的优点如下：（1）本发明首次以银杏叶为碳源、间苯二胺为氮源，制备出在365 nm的紫外灯下呈绿色荧光的长发射波长荧光碳纳米材料。（2）银杏叶属于天然农林废弃物，来源广泛、零成本、绿色可再生、无二次污染，替代了传统化工合成碳源，制备工艺绿色环保、成本低廉。辅以间苯二胺精准氮掺杂改性，可有效调控碳量子点表面官能团与电子结构，极大提升材料的荧光量子产率、光学稳定性，材料荧光性能优异、储存稳定性强，有效解决了传统碳量子点荧光弱、稳定性差的技术痛点。（3）本发明构建了一个独特的跟踪cr(vi)的平台。制备的基于氮参杂银杏叶生物质荧光碳量子点表面富含氨基、羟基等活性官能团，可与cr (vi)发生特异性电子转移作用，从而实现对水体中cr (vi)的专一性识别；该碳量子点荧光信号随cr (vi) 浓度升高呈现规律性猝灭变化，依托荧光强度与离子浓度间良好的线性拟合关系，可完成水样中cr (vi)的快速、精准定量分析，且具有较强抗干扰能力。

1.一种基于氮参杂银杏叶生物质荧光碳量子点，其特征在于，制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于氮参杂银杏叶生物质荧光碳量子点，其特征在于，步骤1中，所述的烘干温度为110℃，烘干时间为5 h，所述的过筛目数为100目。

3.根据权利要求1所述的一种基于氮参杂银杏叶生物质荧光碳量子点，其特征在于，步骤2中，所述银杏叶粉末与富含氨基原料的质量比为1：1，所述的富含氨基原料是邻苯二胺、间苯二胺、对苯二胺中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种基于氮参杂银杏叶生物质荧光碳量子点，其特征在于，步骤3中，所述的水热反应是在160℃-200℃条件下水热反应4 h-8 h。

5.根据权利要求1所述的一种基于氮参杂银杏叶生物质荧光碳量子点，其特征在于，步骤4中，所述的离心是4000 rpm离心10 min。

6.根据权利要求1所述的一种基于氮参杂银杏叶生物质荧光碳量子点，其特征在于，步骤5中，所用的透析袋的规格为500 da，所述的超纯水用量为2 l。

7.根据权利要求1所述的一种基于氮参杂银杏叶生物质荧光碳量子点，其特征在于，步骤6中，所述冷冻干燥的温度为-49℃，时间为24 h。

8.权利要求1-7任一项所述的基于氮参杂银杏叶生物质荧光碳量子点用作荧光探针对cr(vi)进行定量测量中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，包括如下步骤：