石墨烯量子點及其制備方法和尿素的檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及碳納米材料的制備領域，具體地，涉及石墨稀量子點及其制備方法和 尿素的檢測方法。
【背景技術】
[0002] 尿素作為機體蛋白質代謝的最終物，其在血液或尿素的水平直接反應人體的健康 問題，因此是臨床檢測最常見的一個項目，也是最重要的檢測指標。由于尿素本身分子結構 的特征，沒有特殊的官能團，因此其檢測大多數(shù)是基于尿素酶的水解作用。然而，據(jù)文獻報 道，很多種檢測手段都是依賴于將尿素酶固定在傳感材料上，這樣的過程最大的缺點就是 很容易使酶的活性破環(huán)或降低，而且制作過程也是比較繁瑣。
[0003] 因此，提供一種操作簡便、靈敏度高，能有效測得尿素含量的石墨烯量子點及其制 備方法是本發(fā)明亟需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述現(xiàn)有技術，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中在尿素的檢測中往往需要 將尿素酶固定在傳感材料中，易使酶的活性破壞或降低，且制作過程較為繁瑣的問題，從而 提供一種操作簡便、靈敏度高，能有效測得尿素含量的石墨烯量子點及其制備方法。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種石墨烯量子點的制備方法，其特征在于，所 述制備方法包括：將無定型碳與氧化性酸進行氧化反應制得石墨烯量子點；其中，所述氧 化性酸選自硝酸，所述無定型碳的粒徑的目數(shù)不小于100目。
[0006] 本發(fā)明還提供了一種根據(jù)上述所述的制備方法制得的石墨烯量子點。
[0007] 本發(fā)明還提供了一種尿素的檢測方法，通過熒光分光光度法進行尿素的濃度的檢 測，其特征在于，所述熒光分光光度法中的溶劑通過緩沖溶液、尿素酶和根據(jù)上述所述的石 墨稀量子點混合而成。
[0008] 通過上述技術方案，本發(fā)明通過采用氧化性酸對粒徑不小于100目的無定型碳進 行氧化后制得石墨烯量子點，同時在尿素酶水解尿素會生成羥基，使得整個反應體系中pH 值升高，進而通過該石墨烯量子點對酸的敏感性對整個反應體系采用熒光分光光度法測定 其熒光強度，并計算得出尿素的含量，實現(xiàn)了操作簡便、靈敏度高，能有效測得尿素含量的 效果。
[0009] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0010] 附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具 體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0011] 圖1 (a)是制備例1中所提供的一種石墨烯量子點A1的紫外光譜圖；
[0012] 圖1 (b)是制備例5中所提供的一種石墨烯量子點A5的熒光光譜圖；
[0013] 圖2 (a)是制備例1中所提供的一種石墨烯量子點A1的高分辨透射電鏡圖； [0014] 圖2(b)是制備例1中所提供的一種石墨烯量子點A1的原子力顯微鏡圖；
[0015] 圖3 (a)、圖3 (b)、圖3 (c)、圖3 (d)是制備例1中所提供的一種石墨烯量子點A3的 X光電子能圖譜；
[0016] 圖4是制備例4中所提供的一種石墨稀量子點A4在不同pH值下石墨稀量子點的 熒光強度譜圖；
[0017] 圖5 (a)是制備例5中所提供的一種石墨烯量子點A5在加入不同濃度尿素后的熒 光強度譜圖；
[0018] 圖5 (b)是制備例5中所提供的一種石墨烯量子點A5中尿素濃度與熒光強度之間 的關系圖譜。
【具體實施方式】
[0019] 以下對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0020] 本發(fā)明提供了一種石墨烯量子點的制備方法，其中，所述制備方法包括：將無定型 碳與氧化性酸進行氧化反應制得石墨烯量子點；其中，所述氧化性酸選自硝酸，所述無定型 碳的粒徑的目數(shù)不小于100目。
[0021] 所述無定型碳可以為任意形式的無定型碳的類型，例如，可以為活性炭、蠟燭灰和 酒精燈灰等，其他形式的無定型碳在此也可使用，因而不進一步贅述。
[0022] 所述氧化酸可以為上述任意具有氧化性的酸類型，當然，為了在實際使用過程中 實現(xiàn)更好的氧化效果，在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式中，所述氧化性酸可以進一步選擇 為硝酸；當然，硝酸可以為任意濃度的硝酸溶液，當然，為了使得在實際反應中盡可能減小 揮發(fā)且保證其氧化效果，在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式中，所述硝酸可以由濃度為30-70 重量％的硝酸溶液提供。
[0023] 所述無定型碳和所述硝酸溶液的用量可以不作進一步限定，只要使得該硝酸溶液 可以對無定型碳至少部分氧化即可，當然，為了使得所述無定型碳的氧化程度更高，盡可能 使制得的產(chǎn)率更高，在本發(fā)明的一種更為優(yōu)選的實施方式中，相對于100重量份的所述無 定型碳，所述硝酸溶液的用量為200-1000重量份。
[0024] 所述氧化反應可以在一般條件下進行，氧化時間可以不作進一步限定，當然，為了 使得該氧化反應后得到的產(chǎn)物產(chǎn)率更高且盡可能縮短反應時間，在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實 施方式中，所述氧化反應的反應條件可以進一步限定為符合：反應溫度為120_160°C，反應 時間為2-6h。
[0025] 為了使制得的石墨烯量子點的純度更高，在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式中，所 述制備方法還可以包括將石墨烯量子點進行萃取，制得純化后的石墨烯量子點。
[0026] 萃取劑可以為本領域常規(guī)使用的萃取劑類型，例如，在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施 方式中，萃取劑可以選擇為乙酸乙酯和/或正丁醇，從而達到更好的萃取效果。
[0027] 同時，為了節(jié)省萃取劑且能夠盡量將石墨烯量子點提取出來，在本發(fā)明的另一優(yōu) 選的實施方式中，所述石墨烯量子點與所述萃取劑體積比可以限定為1 :1-10。
[0028] 本發(fā)明還提供了一種根據(jù)上述所述的制備方法制得的石墨烯量子點。所述石墨烯 量子點的各項參數(shù)如圖1 (a)、圖1 (b)、圖2 (a)、圖2 (b)、圖3 (a)、圖3 (b)、圖3 (c)、圖3 (d) 所示。
[0029] 本發(fā)明還提供了一種尿素的檢測方法，通過熒光分光光度法進行尿素的濃度的檢 測，其中，所述熒光分光光度法中的溶劑通過緩沖溶液、尿素酶和上述所述的石墨烯量子點 混合而成。
[0030] 根據(jù)熒光強度數(shù)據(jù)可以得出尿素濃度的計算公式，通過所述熒光分光光度法繪制 的吸收光譜曲線的方程為：y= 721. 29+45. 06x，y為熒光強度；X為尿素濃度。
[0031] 所述溶劑中各組分的含量可以不作進一步限定，當然，為了使得得出的數(shù)據(jù)更準 確，在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實施方式中，所述溶劑中各組分的含量可以設置為：尿素酶的含 量為0. 5-2KU/mL，緩沖溶液的含量為0. 01-0.lmol/L，且所述緩沖溶液的pH為7. 0-7. 4。具 體參數(shù)如圖4、圖5(a)和圖5(b)所示，其中，圖4曲線自上而下對應的pH值為7. 0、7. 5、 8. 0、8. 5、9. 0、9. 5、10、11，從而可以看出，其熒光強度依賴于pH值，受pH的影響較大，在弱 酸性環(huán)境下，其熒光強度基本保持不變，但在弱堿性環(huán)境下，其熒光強度隨著pH的增大， 焚光強度越來越弱；圖5(a)中的曲線自上而下對應的尿素的濃度為0mmol/L、0.lmmol/ L、lmmol/L、1Ommol/T,.20mmo1 /T,.30mmo1 /T,.40mmo1 /T,.50mmo1 /T,.70mmo1 /T,.60mmo1 /T,. 80mm〇l/L、100mm〇l/L，從而可以看出，隨著尿素濃度的增大，熒光強度逐漸減弱，激發(fā)波長 為460nm，發(fā)射波長為527nm;圖5 (b)中縱坐標中匕為溶劑熒光強度，F(xiàn)為溶劑加尿素的熒 光強度，通過該圖可以看出，待測尿素濃度在0.l-100mm〇l/L時，其濃度與熒光猝滅值有著 較好的線性關系，線性方程為：y= 721. 29+45. 06x，且R為0. 9947。
[0032] 以下將通過實施例對本發(fā)明進行詳細描述。以下實施例中，所述尿素酶為西格瑪 公司生產(chǎn)的牌號為TypeC-3的市售品，所述活性炭為目數(shù)為100目的常規(guī)市售品，所述蠟燭 灰和酒精燈灰的粒徑為1〇〇目，所述硝酸、所述乙酸乙酯和所述尿素為常規(guī)市售分析純。
[0033] 制備例1
[0034] 將10mg活性炭和100ml濃度為30重量％的硝酸溶液置于溫度為120°C的環(huán)境下 放置2h，得到混合物Ml;