一种双发射碲化镉量子点荧光传感器及其快速检测水中砷离子的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种双发射碲化镉量子点荧光传感器及其快速检测水中砷离子的应用，该量子点是碲粉在无氧条件下与硼氢化钠作用生成碲氢化钠，再与氯化镉、巯基丙酸反应生成巯基修饰的碲化镉量子点。通过控制反应时间和pH值，控制生成尺寸在2～4nm的绿色荧光碲化镉量子点和尺寸在4～7nm的红色荧光碲化镉量子点。通过二氧化硅包覆红色荧光碲化镉量子点使其不与砷离子作用，实现以红色为背景，利用绿色荧光强度变化，对金属砷离子的快速检测。该方法具有灵敏度高、特异性好、稳定性高、响应快、重复性好等优点，其中砷离子的检出限为0.12ppm，并且肉眼可观察明显变化趋势，具有广阔的应用前景。阔的应用前景。阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种双发射碲化镉量子点荧光传感器及其快速检测水中砷离子的应用


[0001]本专利技术属于纳米材料制备和化学分析检测
，具体涉及一种双发射碲化镉量子点荧光传感器及其快速检测水中砷离子的应用。

技术介绍

[0002]砷在是常见的污染物之一，自然界中存在有机砷和无机砷，无机砷对人体的危害更大。砷侵入人体后，除由尿液、消化道排泄外，会积聚在肝、肾、脾、头发等处。砷可以诱导细胞癌变，引发肿瘤细胞恶性增殖。并且砷能够通过母体进入未出生婴儿的代谢系统，造成胎儿畸形和其他先天性疾病。无机砷主要以As(III)和As(V)存在，其中，As(III)的危害最大。具体存在形式取决于水体的氧化还原电位和pH。由于以上危害，世界卫生组织(WHO)规定，饮用水中As(III)离子浓度不能超过10ppb。目前，检测As(III)的方法有原子吸收光谱法(AAS)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP
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MS)、原子荧光光谱(AFS)等，这些检测方法需要借助大型设备，仪器造价昂贵，需要专人维护，检测成本较高，且样品预处理复杂，工作效率较低。因此，发展一种快速、灵敏且成本低廉的As(III)检测手段非常必要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是在于针对目前技术存有的不足，提供一种能够快速检测水中砷离子的双发射碲化镉量子点荧光传感器。利用巯基修饰的碲化镉量子点可与砷离子形成配位化合物导致荧光强度变化，从而达到检测砷离子的目的。并且以二氧化硅包覆的红色碲化镉量子点为背景，提高了肉眼观察荧光颜色变化的灵敏度。/>[0004]为实现上述目的，本专利技术的双发射碲化镉量子点荧光传感器是由绿色荧光碲化镉量子点和包覆二氧化硅的红色荧光碲化镉量子点组成；其中，所述绿色荧光碲化镉量子点是尺寸介于2～4nm的黄色固体粉末，其最大激发波长为360nm、最大发射波长为540nm；所述红色荧光碲化镉量子点是尺寸介于4～7nm的褐色固体粉末，其最大激发波长为410nm、最大发射波长为695nm。
[0005]上述绿色荧光碲化镉量子点的制备方法为：在无氧条件下，将碲粉、硼氢化钠加入去离子水中，磁力搅拌至黑色碲粉消失，溶液呈透明状停止搅拌，得到碲氢化钠溶液；在无氧条件下，将氯化镉、巯基丙酸加入去离子水中，并加入氢氧化钠调节pH至7～8，然后加入碲氢化钠溶液，冷凝回流反应至溶液荧光呈绿色，停止反应，用无水乙醇洗涤离心，将沉淀烘干，得到黄色固体粉末。
[0006]上述红色荧光碲化镉量子点的制备方法为：在无氧条件下，将碲粉、硼氢化钠加入去离子水中，磁力搅拌至黑色碲粉消失，溶液呈透明状停止搅拌，得到碲氢化钠溶液；在无氧条件下，将氯化镉、巯基丙酸加入去离子水中，并加入氢氧化钠调节pH至12～13，然后加入碲氢化钠溶液，冷凝回流至反应溶液荧光呈红色，用无水乙醇洗涤离心，将沉淀烘干，得到褐色固体粉末。
[0007]上述制备方法中，所述碲粉与硼氢化钠的质量比为3:3～5，所述氯化镉与巯基丙酸、碲氢化钠的质量比为1:2～3:1～2。
[0008]上述包覆二氧化硅的红色荧光碲化镉量子点的制备方法为：将乙醇、红色荧光碲化镉量子点水溶液、3
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巯基丙基三甲氧基硅烷混合，搅拌2～3h，先分批次加入正硅酸四乙酯，再分批次加入氨水，搅拌12～15h，加入3
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氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌12～15h；反应完成后超声分散，分别用乙醇和水洗涤离心至上清液无荧光，将沉淀烘干，得到白色粉末；将所得白色粉末、乙二酸、N
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羟基琥珀酰亚胺、1
‑
(3
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二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐加入水中，震荡1～2h，离心，将沉淀烘干。，其中，所述乙醇、量子点水溶液、3
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巯基丙基三甲氧基硅烷、正硅酸四乙酯、氨水、3
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氨丙基三乙氧基硅烷的体积比为1400～1600:400～600:1～3:70～90:50～70:4～6，其中量子点水溶液的浓度为5mg/mL；所述白色粉末与乙二酸、N
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羟基琥珀酰亚胺、1
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(3
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二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐的质量比为2～3:2～3:1～2:1～2。
[0009]本专利技术双发射碲化镉量子点荧光传感器可用于快速检测水中砷离子，具体检测方法为：
[0010]1、将双发射碲化镉量子点荧光传感器超声分散于去离子水中，使所得分散液中绿色荧光碲化镉量子点的浓度为0.1mg/mL，所述包覆二氧化硅的红色荧光碲化镉量子点的浓度为0.5mg/mL；采用荧光分光光度计检测所得分散液的荧光强度，记为F0；然后加入不同已知浓度的As
3+
离子标准溶液，再次检测所得分散液的荧光强度，记为F1；建立荧光强度变化F1‑
F0/F0与As
3+
离子浓度C之间的线性关系，得到关于As
3+
离子浓度的标准曲线及标准方程。
[0011]2、按照步骤1的方法，将双发射碲化镉量子点荧光传感器超声分散于去离子水中，然后加入含As
3+
离子的待测样品溶液，检测所得溶液的荧光强度，根据步骤(1)确定的标准方程即可确定待测样品溶液中As
3+
离子的浓度。
[0012]本专利技术的有益效果如下：
[0013]1、在无氧条件下以碲粉、硼氢化钠、氯化镉为原料，通过控制反应时间和pH生成绿色和红色荧光碲化镉量子点，将红色碲化镉量子点包覆在二氧化硅内部，阻断砷离子与碲化镉量子点的作用，又不影响量子点荧光颜色。利用二氧化硅包覆红色荧光碲化镉量子点为背景，专利技术了一种双发射碲化镉量子点荧光传感器。该传感器检出限低，肉眼可观察明显变化趋势，具有广阔的应用前景。
[0014]2、本专利技术双发射碲化镉量子点荧光传感器用于检测水溶液中As(III)，随着待测样品中砷离子的浓度逐渐升高，混合溶液的荧光强度先增强后减弱。该方法与传统的检测方法相比，具有操作简单、灵敏度高、特异性好、稳定性高、响应快、重复性好等优点，其中砷离子的检出限为0.12ppm。
附图说明
[0015]图1是实施例1制备的绿色碲化镉量子点的TEM图。
[0016]图2是实施例1制备的绿色碲化镉量子点的FT
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IR图。
[0017]图3是实施例1制备的红色碲化镉量子点的TEM图。
[0018]图4是实施例1制备的红色碲化镉量子点的FT
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IR图。
[0019]图5是实施例1制备的二氧化硅包覆红色碲化镉量子点的TEM图。
[0020]图6是实施例1制备的二氧化硅包覆红色碲化镉量点的FT
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IR图。
[0021]图7是实施例1制备的双发射碲化镉量子点荧光传感器与不同浓度砷离子作用的荧光谱图。
[0022]图8是实施例1制备的双发射碲化镉量子点荧光传感器与0～2
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双发射碲化镉量子点荧光传感器，其特征在于：所述传感器由绿色荧光碲化镉量子点和包覆二氧化硅的红色荧光碲化镉量子点组成；其中，所述绿色荧光碲化镉量子点是尺寸介于2～4nm的黄色固体粉末，其最大激发波长为360nm、最大发射波长为540nm；所述红色荧光碲化镉量子点是尺寸介于4～7nm的褐色固体粉末，其最大激发波长为410nm、最大发射波长为695nm。2.根据权利要求1所述的双发射碲化镉量子点荧光传感器，其特征在于：所述绿色荧光碲化镉量子点的制备方法为：在无氧条件下，将碲粉、硼氢化钠加入去离子水中，磁力搅拌至黑色碲粉消失，溶液呈透明状停止搅拌，得到碲氢化钠溶液；在无氧条件下，将氯化镉、巯基丙酸加入去离子水中，并加入氢氧化钠调节pH至7～8，然后加入碲氢化钠溶液，冷凝回流反应至溶液荧光呈绿色，停止反应，用无水乙醇洗涤离心，将沉淀烘干，得到黄色固体粉末。3.根据权利要求1所述的双发射碲化镉量子点荧光传感器，其特征在于：所述红色荧光碲化镉量子点的制备方法为：在无氧条件下，将碲粉、硼氢化钠加入去离子水中，磁力搅拌至黑色碲粉消失，溶液呈透明状停止搅拌，得到碲氢化钠溶液；在无氧条件下，将氯化镉、巯基丙酸加入去离子水中，并加入氢氧化钠调节pH至12～13，然后加入碲氢化钠溶液，冷凝回流至反应溶液荧光呈红色，用无水乙醇洗涤离心，将沉淀烘干，得到褐色固体粉末。4.根据权利要求2或3所述的双发射碲化镉量子点荧光传感器，其特征在于：所述碲粉与硼氢化钠的质量比为3:3～5，所述氯化镉与巯基丙酸、碲氢化钠的质量比为1:2～3:1～2。5.根据权利要求3所述的双发射碲化镉量子点荧光传感器，其特征在于：所述包覆二氧化硅的红色荧光碲化镉量子点的制备方法为：将乙醇、红色荧光碲化镉量子点水溶液、3
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巯基丙基三甲氧基硅烷混合，搅拌2～3h，先分批次加入正硅酸四乙酯，再分批次加入氨水，搅拌12～15h，加入3
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氨丙基三乙氧基硅烷，搅拌12～15h；反应完成后超声分散，分别用乙醇和水洗涤离心至上清液无荧光，将沉淀烘...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷忠利，刘鑫，刘江涛，杨红，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：