本發(fā)明涉及屬于有機碳材料應用及檢測方法領域，尤其涉及一種對fe3+進行特異性檢測的碳點及其制備方法。

背景技術：

1、人類的生產生活離不開金屬元素的參與，然而過量的金屬離子可能產生嚴重的危害。鐵(fe)是一種生物體及環(huán)境所必需的元素，對生物體的生長發(fā)育至關重要。例如，fe元素能夠參與植物葉綠素以及人體血紅蛋白的合成。然而，鐵離子(fe3+)過量和不足都會對人體造成損傷，過量會導致肝硬化、心臟病、癌癥、阿爾茨海默癥等，不足則會導致缺鐵性貧血。因此，研究開發(fā)環(huán)保、靈敏的檢測手段對環(huán)境及食品中的fe3+進行準確檢測至關重要。

2、碳點作為一類新型的零維納米材料，具有低毒性、良好的生物相容性以及優(yōu)異的光學性質等諸多優(yōu)點。這些特性使得碳點在金屬離子檢測等領域得到廣泛應用。然而，目前熒光碳點的制備多依賴于有機化合物，這一類有機反應物及有機試劑的使用往往會對環(huán)境造成二次污染，極大影響碳點在環(huán)境檢測中的實際應用。另外，目前制備的碳點大多是用水熱法制備，時間長、浪費能源。制備的碳點在實際探測時，其識別性比較差。

技術實現思路

1、為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種對fe3+進行特異性檢測的碳點及其制備方法，本發(fā)明以可再生、廉價、綠色的樹葉材料為原料制備能夠對fe3+進行特異性檢測的碳點，該碳點可用于水體檢測、防偽等多個領域。

2、本發(fā)明公開了一種能夠對fe3+進行特異性檢測的碳點及其制備方法，該碳點具有如下光學性質：(1)溶于水或乙醇后具有紅色熒光，發(fā)射峰位于675nm，半峰全寬為25nm，表面存在羥基、羧基、碳氧單鍵和碳氧雙鍵等基團。(2)碳點溶解在乙醇中，僅加入fe3+時，碳點會發(fā)生熒光猝滅，而加入其他金屬離子時，碳點仍會保留熒光現象。

3、為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

4、一種對fe3+進行特異性檢測的碳點，該碳點具有如下光學性質：

5、(1)發(fā)射峰位于675nm，半峰全寬為25nm，表面存在羥基、羧基、碳氧單鍵和碳氧雙鍵等基團。

6、(2)碳點溶解在乙醇中，僅在加入fe3+溶液時，碳點會發(fā)生熒光猝滅。

7、一種對fe3+進行特異性檢測的碳點制備方法，包括以下步驟：

8、步驟(1)制備桑葉粉提純液：在已經研磨完成的桑葉粉中加入乙醇后得到桑葉粉乙醇溶液，將其放入超聲機中，在超聲完畢后，將溶液放入離心機，離心完畢后將離心后溶液中的上清液與沉淀分離，取上清液部分。使用0.22微米過濾器對上清液進行過濾，最終獲得純凈的濾液。

9、步驟(2)制備碳點：在步驟(1)中制得液體中加入乙二胺四乙酸二鈉,將所得溶液倒入燒瓶并置于微波爐中加熱。微波反應結束后，將產物溶于水中，得到能夠對fe3+進行特異性檢測的碳點。

10、進一步的，步驟(1)中制備的桑葉粉乙醇溶液中，乙醇是20ml，桑葉粉是0.5g。

11、進一步的，步驟(1)將桑葉粉乙醇溶液放入超聲機中超聲，超聲時長為10min。

12、進一步的，步驟(1)中桑葉粉乙醇溶液在離心機中離心，離心機采用6*50ml的轉子，轉子轉速為8000r/min，離心時間為5min。進一步的，步驟(2)中桑葉粉提純液加入乙二胺四乙酸二鈉，所加入的乙二胺四乙酸二鈉的質量為0.2g。

13、步驟(2)中將燒瓶至于微波中加熱，加熱時間為5min,加熱功率為800w

14、步驟(2)中將微波后的產物溶于乙醇中，在燒瓶中加入5ml乙醇。

15、一種碳點對fe3+進行特異性檢測的方法，將所制備碳點粉末溶于乙醇中；得到碳點溶液，使用pl光譜儀測定碳點溶液的熒光強度。在碳點溶液中加入待測溶液，使用pl光譜儀測定混合溶液的熒光強度，并進行比較；如出現熒光猝滅現象則代表待測溶液中含有fe3+離子。

16、進一步的，將能夠對fe3+進行特異性檢測的碳點溶于5ml～15ml乙醇中，將碳點溶液、待測溶液、乙醇按照1:5:45的比例混合；若待測溶液中含有fe3+離子，則熒光光譜由明顯的高斯分布曲線變?yōu)橐粭l近似水平直線，其pl光譜強度趨于一個恒定值，該強度值與碳點溶液在非激發(fā)光波段的光譜強度基本相同。

17、本發(fā)明的有益效果：

18、1、本發(fā)明基于綠色樹葉合成了能夠對fe3+進行特異性檢測的碳點：(1)制備桑葉粉提純液；(2)使用制備好的桑葉粉與乙二胺四乙酸二鈉制備能夠對fe3+進行特異性檢測的碳點；(3)使用能夠對fe3+進行特異性檢測的碳點對fe3+進行特異性檢測。

19、2、使用樹葉材料作為碳點制備的原料，相比于常見的有機化合物原料如尿素、乙二胺、檸檬酸等，更加廉價，降低了檢測的成本。

20、3、使用樹葉材料作為原料，具有更好的生物相容性，表現出對fe3+的高度選擇性，可用于環(huán)境治理、生物醫(yī)學等領域，具有廣闊的應用前景。

21、4、本發(fā)明使用微波法制備碳點，相比于水熱法、熱解法和超聲法等合成方法，更加簡便，易于實現大規(guī)模生產。

技術特征：

1.一種對fe3+進行特異性檢測的碳點，其特征在于：制備完成后呈綠色粉末狀、溶于乙醇后室溫下呈現淡綠色。碳點的乙醇溶液在紫外線照射下發(fā)出紅色熒光，發(fā)射峰位于675nm，半峰全寬為25nm，其熒光來源于碳點表面態(tài)/分子態(tài)電子的π-π*躍遷；碳點表面存在羥基、羧基、碳氧單鍵和碳氧雙鍵團，僅在加入fe3+溶液時，碳點會發(fā)生熒光猝滅。

2.一種對fe3+進行特異性檢測的碳點制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

3.根據權利要求2所述的一種對fe3+進行特異性檢測的碳點制備方法，其特征在于：所述步驟(1)所取樹葉粉末(g)與乙醇(ml)的比例為1:30超聲時間為10min～30min，離心速度在7000r/min～10000r/min。

4.根據權利要求2中所述的能夠對fe3+進行特異性檢測的碳點的制備方法，其特征在于：所述步驟(2)中桑葉粉提純液與乙二胺四乙酸二鈉粉末的質量比為5:2；微波加熱時間為2min～6min，微波功率為400w～800w。

5.一種碳點對fe3+進行特異性檢測的方法，其特征在于：將所制備碳點粉末溶于乙醇中；得到碳點溶液，使用pl光譜儀測定碳點溶液的熒光強度；在碳點溶液中加入待測溶液，使用pl光譜儀測定混合溶液的熒光強度，并進行比較；如出現熒光猝滅現象則代表待測溶液中含有fe3+離子。

6.根據權利要求5所述的一種碳點對fe3+進行特異性檢測的方法，其特征在于：將能夠對fe3+進行特異性檢測的碳點溶于5ml～15ml乙醇中，將碳點溶液、待測溶液、乙醇按照1:5:45的比例混合；若待測溶液中含有fe3+離子，則熒光光譜由明顯的高斯分布曲線變?yōu)橐粭l近似水平直線，其pl光譜強度趨于一個恒定值，該強度值與碳點溶液在非激發(fā)光波段的光譜強度基本相同。

技術總結
本發(fā)明公開了一種對Fe<supgt;3+</supgt;具有特異性檢測的碳點及其制備方法，該碳點具有如下性質：（1）溶于乙醇中具有明亮的紅色熒光，發(fā)射峰位于675?nm，半峰全寬為25?nm，表面存在羥基、羧基、碳氧單鍵和碳氧雙鍵等基團。（2）碳點溶解在乙醇中時，僅加入Fe<supgt;3+</supgt;后，碳點的熒光發(fā)生猝滅，而加入其他各類金屬離子，碳點仍會保留熒光發(fā)射。本發(fā)明以可再生、廉價、綠色的樹葉材料為原料制備出對Fe<supgt;3+</supgt;具有特異性熒光行為的碳點，該碳點可用于水體檢測、防偽等多個領域。

技術研發(fā)人員：符煜洋,張懷文,廖欣怡,孫葉琦,孫洪燦,徐淑宏
受保護的技術使用者：東南大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19