水相一锅法合成CdS量子点的方法及其CdS量子点的应用与流程

水相一锅法合成cds量子点的方法及其cds量子点的应用
技术领域
1.本发明属于荧光量子点技术领域，具体涉及一种水相一锅法合成cds量子点的方法及其cds量子点的应用。


背景技术：

2.随着农业生产需求的发展，农药被广泛应用于除草、杀虫中，并在农作物的生长保护、农产品的储存运输等方面也发挥着至关重要的作用。然而，农药的滥用会对空气、水、土壤和农产品造成严重污染，最终影响人类健康。被誉为“除草金刚”的广谱触杀型灭生性除草脱叶剂——百草枯，因其优异的性能，在全球尤其是发展中国家被广泛应用。迄今为止，已经报导了多起百草枯中毒致死案例，其主要致死原因是进行性肺纤维化，目前尚无特效解药。而作为百草枯最佳替代产品的草铵膦，尽管毒性较低，但草铵膦中毒事件也时有发生，对人体呼吸系统、消化系统、神经系统等造成一定危害。此外，这些农药的使用会在土壤和饮用水中引入大量残余，残留物进入人体的食物链，危害人类健康。因此，对农产品、土壤和饮用水进行监测，开发简单、快速、高效的检测方法已成为迫切需要。
3.迄今为止，国内外传统检测农药的方法包括微量化学分析法、色谱法、酶抑制法和毛细管电泳法。尽管每一种方法都有其独特的优势，但检测设备高昂的成本和样品繁琐的预处理限制了它们的广泛应用。此外，它们在检测痕量农药的灵敏度、简单性和可行性方面仍有不足。
4.近年来，随着对农药残留快速检测需求的不断增加，荧光传感器脱颖而出，与其他检测方法相比，荧光化学传感器因其对样品量、设备要求低，操作流程简单等特点，已成为人们关注的焦点。目前，开发的荧光传感器主要集中在有机小分子染料上。值得注意的是，与传统的有机染料相比，荧光量子点(qds)表现出更优异的光学特性，如光化学稳定性好、荧光强度高、易于制备等。过去几十年里，已将其广泛应用于生物医学以及材料领域，但由于其不可设计性，因此很少被用于检测农药中。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供一种水相一锅法合成cds量子点的方法及其cds量子点的应用，其反应条件温和，应用范围更广。
6.为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种水相一锅法合成cds量子点的方法，其特征在于：以下步骤：
7.选用cdcl2作为镉源，na2s作为硫源，3-巯基丙酸为配体，镉源、硫源和配体的摩尔比为2：1：20，合成核壳结构的cds量子点。
8.进一步具体方法为：
9.n2环境下，在250ml三颈烧瓶中称取0.0430g cdcl2，用100ml蒸馏水溶解，搅拌10min，将200μl 3-疏基丙酸溶液添加到烧瓶中，搅拌，再用1.0mol/l的naoh调节ph，将2ml na2s水溶液添加进烧瓶内，搅拌反应12小时，以获得最终的cds qds，整个过程需确保反应
体系处于无氧状态。
10.进一步naoh调节ph为5-11。
11.进一步搅拌反应的温度为20-70℃。
12.所述的cds量子点在敌敌畏、草铵膦、百草枯三种农药的定性及定量检测中的应用。
13.与现有技术相比，本发明的优点如下：
14.1)本发明研发了简单、易行的水相一锅法合成具有较强荧光的cds量子点，并将其用于敌敌畏、草铵膦、百草枯三种农药的检测之中，实现了通过肉眼比较荧光变化或者进行简单测量来定性定量确定待测农药的存在。
附图说明
15.图1为本发明ph值对cds qds荧光强度的影响图；
16.图2为本发明温度对cds qds荧光强度的影响图；
17.图3为本发明cds qds的tem图像图；
18.图4为本发明15种不同农药对cds qds荧光强度的影响图；
19.图5为本发明百草枯对cds qds荧光强度的影响；
20.图6为本发明敌敌畏对cds qds荧光强度的影响图；
21.图7为本发明草铵膦对cds qds荧光强度的影响图；
具体实施方式
22.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
23.实施例1
24.一种水相一锅法合成cds量子点的方法为：
25.n2环境下，在250ml三颈烧瓶中称取0.0430g cdcl2，用100ml蒸馏水溶解，搅拌10min。将200μl 3-疏基丙酸溶液添加到烧瓶中，搅拌，再用naoh(1.0mol/l)调节ph至5。将2ml na2s水溶液(0.0585mol/l)添加进烧瓶内，在20℃下搅拌反应一定时间，以获得最终的cds qds，整个过程需确保反应体系处于无氧状态。ph对量子点荧光强度的影响依赖于表面效应。如图1所示，mpa封端的cds qds的荧光强度在ph＝5时荧光最弱，且发生轻微红移。
26.实施例2
27.一种水相一锅法合成cds量子点的方法：
28.n2环境下，在250ml三颈烧瓶中称取0.0430g cdcl2，用100ml蒸馏水溶解，搅拌10min。将200μl 3-疏基丙酸溶液添加到烧瓶中，搅拌，再用naoh(1.0mol/l)调节ph至7。将2ml na2s水溶液(0.0585mol/l)添加进烧瓶内，在20℃下搅拌反应一定时间，以获得最终的cds qds，整个过程需确保反应体系处于无氧状态。
29.实施例3
30.一种水相一锅法合成cds量子点的方法：
31.n2环境下，在250ml三颈烧瓶中称取0.0430g cdcl2，用100ml蒸馏水溶解，搅拌
10min。将200μl 3-疏基丙酸溶液添加到烧瓶中，搅拌，再用naoh(1.0mol/l)调节ph至9。将2ml na2s水溶液(0.0585mol/l)添加进烧瓶内，在20℃下搅拌反应一定时间，以获得最终的cds qds，整个过程需确保反应体系处于无氧状态。如图1所示，mpa封端的cds qds的荧光强度在ph＝9时最强。
32.实施例4
33.一种水相一锅法合成cds量子点的方法：
34.n2环境下，在250ml三颈烧瓶中称取0.0430g cdcl2，用100ml蒸馏水溶解，搅拌10min。将200μl 3-疏基丙酸溶液添加到烧瓶中，搅拌，再用naoh(1.0mol/l)调节ph至11。将2ml na2s水溶液(0.0585mol/l)添加进烧瓶内，在20℃下搅拌反应一定时间，以获得最终的cds qds，整个过程需确保反应体系处于无氧状态。
35.实施例5
36.一种水相一锅法合成cds量子点的方法：
37.n2环境下，在250ml三颈烧瓶中称取0.0430g cdcl2，用100ml蒸馏水溶解，搅拌10min。将200μl 3-疏基丙酸溶液添加到烧瓶中，搅拌，再用naoh(1.0mol/l)调节ph至9。将2ml na2s水溶液(0.0585mol/l)添加进烧瓶内，在20℃下搅拌反应一定时间，以获得最终的cds qds，整个过程需确保反应体系处于无氧状态。如图2所示，反应温度改变时，可以观察到出峰位置略微红移，荧光强度发生变化，20℃时荧光最强。
38.实施例6
39.一种水相一锅法合成cds量子点的方法：
40.n2环境下，在250ml三颈烧瓶中称取0.0430g cdcl2，用100ml蒸馏水溶解，搅拌10min。将200μl 3-疏基丙酸溶液添加到烧瓶中，搅拌，再用naoh(1.0mol/l)调节ph至9。将2ml na2s水溶液(0.0585mol/l)添加进烧瓶内，在40℃下搅拌反应一定时间，以获得最终的cds qds，整个过程需确保反应体系处于无氧状态。
41.实施例7
42.一种水相一锅法合成cds量子点的方法：
43.n2环境下，在250ml三颈烧瓶中称取0.0430g cdcl2，用100ml蒸馏水溶解，搅拌10min。将200μl 3-疏基丙酸溶液添加到烧瓶中，搅拌，再用naoh(1.0mol/l)调节ph至9。将2ml na2s水溶液(0.0585mol/l)添加进烧瓶内，在60℃下搅拌反应一定时间，以获得最终的cds qds，整个过程需确保反应体系处于无氧状态。
44.实施例8
45.一种水相一锅法合成cds量子点的方法：
46.n2环境下，在250ml三颈烧瓶中称取0.0430g cdcl2，用100ml蒸馏水溶解，搅拌10min。将200μl 3-疏基丙酸溶液添加到烧瓶中，搅拌，再用naoh(1.0mol/l)调节ph至9。将2ml na2s水溶液(0.0585mol/l)添加进烧瓶内，在70℃下搅拌反应一定时间，以获得最终的cds qds，整个过程需确保反应体系处于无氧状态。
47.实施例9
48.一种水相一锅法合成cds量子点的方法：
49.n2环境下，在250ml三颈烧瓶中称取0.0860g cdcl2，用200ml蒸馏水溶解，搅拌10min。将400μl 3-疏基丙酸溶液添加到烧瓶中，搅拌，再用naoh(1.0mol/l)调节ph至9。将
4ml na2s水溶液(0.0585mol/l)添加进烧瓶内，在20℃下搅拌反应12小时，以获得最终的cds qds，整个过程需确保反应体系处于无氧状态。
50.实施例10
51.一种水相一锅法合成cds量子点的方法：
52.n2环境下，在500ml三颈烧瓶中称取0.1290g cdcl2，用300ml蒸馏水溶解，搅拌10min。将600μl 3-疏基丙酸溶液添加到烧瓶中，搅拌，再用naoh(1.0mol/l)调节ph至9。将6ml na2s水溶液(0.0585mol/l)添加进烧瓶内，在20℃下搅拌反应12小时，以获得最终的cds qds，整个过程需确保反应体系处于无氧状态。
53.将cds量子点粉末分散在丙酮中，取一滴非常稀的悬浮液滴在碳膜支撑的铜网上来拍摄的，用以观察样品形态。如图3所示所有颗粒均是直径为500-800nm的球形结构，它们的外壳由紧密堆积的纳米微粒组成。样品的tem图像显示了所制备的cdsqds具有均匀的形态和良好的分散性。
54.本发明通过上述方法合成的量子点是由直径为500-800nm的不规则球形结构颗粒紧密堆积而成。样品具有均匀的形貌和良好的分散性以及水溶性。
55.采用上述的方法制备得到荧光量子点。
56.上述的荧光量子点在用于检测敌敌畏、草铵膦、百草枯三种农药中的应用，包括以下步骤：
57.(1)配置0.1mol/l敌敌畏乙醇标准溶液、0.1mol/l草铵膦标准水溶液、0.1mol/l百草枯标准水溶液待用。所有农药测定均在室温下进行。向制备得到的300μlcds qds溶液中加入30μlnaoh(1mol/l)，以及不同体积的农药标准溶液(0.1mol/l)以制备0至35
×
10-4
m的含有量子点的标准溶液。所有待测标准溶液需要摇匀后再测量其荧光强度。
58.进一步地，步骤(1)可得cds qds对不同农药响应的差异，以及cds qds的f/f0与农药浓度的关系。
59.通过在相同条件下测定敌敌畏、草铵膦、百草枯外的其它农药的荧光光谱来进行选择性实验。
60.向实施例3制备得到的300μl cds qds溶液中加入30μl naoh(1mol/l)，以及120μl的不同农药标准溶液(0.1mol/l)分别为多果定、氯吡嘧黄龙、草铵膦、敌乐胺、联吡啶、二苯基卡巴腙、杀虫灵、百草枯、吡啶甲酸乙酯、2-乙酰吡啶、敌敌畏、菲醌、阿特拉津、毒死蜱、灭草松以制备35
×
10-4
m的待测溶液。如图4所示cds qd对不同农药响应有所差异，其中百草枯使量子点几乎完全淬灭，敌敌畏、草铵膦使量子点荧光增强，其余农药变化微弱。
61.向实施例3制备得到的300μl cds qds溶液中加入30μl naoh(1mol/l)，以及不同体积的百草枯标准溶液(0.1mol/l)以制备0至35
×
10-4
m的待测溶液。如图5所示0到7eq百草枯存在下cds qds的荧光几乎完全淬灭，插图是相应的cds qds在365nm紫外光下的照片。
62.向实施例3制备得到的300μl cds qds溶液中加入30μl naoh(1mol/l)，以及不同体积的敌敌畏标准溶液(0.1mol/l)以制备0至35
×
10-4
m的待测溶液。如图6所示当量子点水溶液中含有超过35eq敌敌畏时表现出最大荧光强度，比不含敌敌畏的初始溶液荧光增强约2.5倍。随着敌敌畏浓度的增加，量子点溶液的荧光强度也逐渐增加，插图是相应的cds qds在365nm紫外光下的照片。
63.向实施例3制备得到的300μl cds qds溶液中加入30μl naoh(1mol/l)，以及不同
体积的草铵膦标准溶液(0.1mol/l)以制备0至35
×
10-4
m的待测溶液。如图7所示，当添加浓度依次增加的草铵膦时，cds量子点的荧光强度逐渐增强，且发生蓝移，溶液呈现出蓝绿色荧光。逐渐添加至35eq草铵膦后，荧光强度相较于空白溶液增强了30倍，蓝移了150nm，插图是相应的cds qds在365nm紫外光下的照片。
64.本发明在最优检测条件下，对各种农药的cds qds响应进行了研究，发现百草枯可以使cds量子点的荧光显著淬灭，当添加浓度依次增加的草铵膦时，cds量子点的荧光强度逐渐增强，且发生蓝移，溶液呈现出蓝绿色荧光。相同浓度范围内的敌敌畏对cds qds的响应不同，表现为荧光强度不断增强，但未发生蓝移，溶液荧光呈现出黄色。利用该检测方法，可以实现可视化简单操作，说明了该发明的可行性。
65.以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。