一种水体中重金属离子检测的荧光探针及检测方法技术

本发明专利技术公开了一种水体中重金属离子检测的荧光探针及检测方法，该荧光探针为氮掺杂碳点

【技术实现步骤摘要】
一种水体中重金属离子检测的荧光探针及检测方法


[0001]本专利技术涉及环境检测领域，特别涉及一种水体中重金属离子检测的荧光探针及检测方法。

技术介绍

[0002]水体中重金属含量过高会对自然环境和人类健康造成严重危害，水体中重金属含量的快速检测具有重要意义。常规的检测方法，例如火焰原子吸收(FAAS)、电感耦合－等离子质谱法(ICP
‑
MS)、电感耦合－等离子发射光谱(ICP
‑
OES)、电热原子吸收光谱(ETAAS)等存在步骤繁琐、灵敏度低或需采用昂贵的仪器等问题，一些新的检测手段已被开发出来。例如，基于基于荧光分析技术来检测重金属离子已经被证实为一种行之有效的方法，常见的荧光检测材料包括有机分子、量子点、贵金属颗粒和稀土荧光体等，碳量子点因其高发光量、高性价比、高稳定性等特点，已被越来越广泛使用。例如专利CN106520116B公开了一种红色发光碳量子点及其制备方法和应用，但其提供的碳量子点仅限于检测Cu
2+
。专利CN113265245A公开了一种纳米荧光探针、其制备方法及应用，其采用碳点作为荧光探针，可实现多种重金属离子的检测。碳点具有纳米尺寸（传统的碳点直径在3
‑
10nm左右），比表面积高，这也为其带来了不可避免的缺点：易团聚，碳点的团聚会导致其荧光发射强度会大幅度降低，而作为探针对重金属离子进行检测时，会因大量碳点表面的活性位点无法充分发挥其功效而无法与重金属离子结合导致未能成功发生荧光猝灭，从而会降低检测灵敏度和精度，无法充分发挥碳点的特性。显然，上述两专利中直接采用碳点进行重金属离子检测时，需无法避免的面对碳点团聚带来的检测性能上的损害。所以，如何克服碳点的上述缺陷，是当前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种水体中重金属离子检测的荧光探针及检测方法。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：提供一种水体中重金属离子检测的荧光探针，其通过以下方法制备得到：1）制备碳纳米管：将正己烷和氢气的混合气体通入石英管中，使用钴颗粒作催化剂，加热反应，反应结束后产物在氮气气氛下冷却至室温，得到碳纳米管粗产品；将碳纳米管粗产品进行研磨，然后加入到氢氟酸中浸泡，之后清洗、干燥，得到碳纳米管；2）对碳纳米管进行紫外辐射改性处理，制得改性碳纳米管；3）在改性碳纳米管上原位合成氮掺杂碳点，制得荧光探针：3
‑
1）将改性碳纳米管分散于超纯水中制得碳纳米管分散液，将碳纳米管分散液加热，再向碳纳米管分散液中加入甲硫氨酸、硫代卡巴肼和KH791，超声搅拌；3
‑
2）将步骤3
‑
1）得到的混合物转移到反应釜中，于加热条件下反应；
3
‑
3）反应结束后，冷却至室温，反应产物离心，去除沉淀，离心液用透析袋透析；3
‑
4）收集透析袋内溶液，冷冻干燥，得到氮掺杂碳点
‑
碳纳米管复合材料，即所述荧光探针，该荧光探针用于对水体中的重金属离子进行检测，所述重金属离子包括Cu
2+
、Fe
3+
、Cr
6+
、Hg
2+
、Pb
2+
。
[0005]优选的是，其通过以下方法制备得到：1）制备碳纳米管：将正己烷和氢气的混合气体通入石英管中，使用钴颗粒作催化剂，加热至600
‑
800℃，反应1
‑
4小时，在氮气气氛下冷却至室温，得到碳纳米管粗产品；将碳纳米管粗产品加入到磨机中研磨5
‑
30分钟，然后加入到氢氟酸中，浸泡4
‑
24小时，清洗，干燥，得到碳纳米管；2）对碳纳米管进行紫外辐射改性处理，制得改性碳纳米管；3）在改性碳纳米管上原位合成氮掺杂碳点，制得荧光探针：3
‑
1）将改性碳纳米管分散于超纯水中制得碳纳米管分散液，将碳纳米管分散液加热到70
‑
100℃，再向碳纳米管分散液中加入甲硫氨酸、硫代卡巴肼和KH791，超声搅拌0.5
‑
2小时；3
‑
2）将步骤3
‑
1）得到的混合物转移到反应釜中，于120
‑
200℃下反应4
‑
10小时；3
‑
3）反应结束后，冷却至室温，反应产物于8000
‑
14000r/min下离心，去除沉淀，离心液用截断分子量为6000
‑
12000Da的透析袋透析8
‑
24小时；3
‑
4）收集透析袋内溶液，冷冻干燥，得到氮掺杂碳点
‑
碳纳米管复合材料，即所述荧光探针。
[0006]优选的是，其通过以下方法制备得到：1）制备碳纳米管：将正己烷和氢气的混合气体通入石英管中，使用钴颗粒作催化剂，加热至75℃，反应2.5小时，在氮气气氛下冷却至室温，得到碳纳米管粗产品；将碳纳米管粗产品加入到球磨机中研磨10分钟，然后加入到体积分数为30%的氢氟酸水溶液中，浸泡10小时，清洗，干燥，得到碳纳米管；2）对碳纳米管进行紫外辐射改性处理，制得改性碳纳米管；3）在改性碳纳米管上原位合成氮掺杂碳点，制得荧光探针：3
‑
1）将80mg改性碳纳米管加入到150mL的超纯水中，超声分散制得碳纳米管分散液，将碳纳米管分散液加热到75℃，再向碳纳米管分散液中加入200mg甲硫氨酸、100mg硫代卡巴肼和25mg KH791，超声搅拌1小时；3
‑
2）将步骤3
‑
1）得到的混合物转移到聚四氟乙烯为内衬的反应釜中，于170℃下反应6小时；3
‑
3）反应结束后，冷却至室温，反应产物于9000r/min下离心，去除沉淀，离心液用截断分子量为7000Da的透析袋透析10小时；3
‑
4）收集透析袋内溶液，冷冻干燥，得到氮掺杂碳点
‑
碳纳米管复合材料，即所述荧光探针。
[0007]优选的是，所述步骤1）的混合气体中正己烷和氢气的体积比为3:2。
[0008]优选的是，所述步骤2）具体包括：将碳纳米管平铺，置于波长245
‑
275nm的紫外灯光下，辐射距离30
‑
60mm，辐射6
‑
24小时，制得改性碳纳米管。
[0009]优选的是，所述荧光探针的激发波长为250
‑
430nm，发射波长为400
‑
570nm。
[0010]优选的是，所述改性碳纳米管的孔径为8
‑
25nm,平均孔径为12nm，直径100
‑
160nm；所述碳点的粒径为3.6
‑
4.5nm。
[0011]本专利技术还提供一种水体中重金属离子检测的方法，该方法包括以下步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水体中重金属离子检测的荧光探针，其特征在于，其通过以下方法制备得到：1）制备碳纳米管：将正己烷和氢气的混合气体通入石英管中，使用钴颗粒作催化剂，加热反应，反应结束后产物在氮气气氛下冷却至室温，得到碳纳米管粗产品；将碳纳米管粗产品进行研磨，然后加入到氢氟酸中浸泡，之后清洗、干燥，得到碳纳米管；2）对碳纳米管进行紫外辐射改性处理，制得改性碳纳米管；3）在改性碳纳米管上原位合成氮掺杂碳点，制得荧光探针：3
‑
1）将改性碳纳米管分散于超纯水中制得碳纳米管分散液，将碳纳米管分散液加热，再向碳纳米管分散液中加入甲硫氨酸、硫代卡巴肼和KH791，超声搅拌；3
‑
2）将步骤3
‑
1）得到的混合物转移到反应釜中，于加热条件下反应；3
‑
3）反应结束后，冷却至室温，反应产物离心，去除沉淀，离心液用透析袋透析；3
‑
4）收集透析袋内溶液，冷冻干燥，得到氮掺杂碳点
‑
碳纳米管复合材料，即所述荧光探针，该荧光探针用于对水体中的重金属离子进行检测，所述重金属离子包括Cu
2+
、Fe
3+
、Cr
6+
、Hg
2+
和Pb
2+
。2.根据权利要求1所述的水体中重金属离子检测的荧光探针，其特征在于，其通过以下方法制备得到：1）制备碳纳米管：将正己烷和氢气的混合气体通入石英管中，使用钴颗粒作催化剂，加热至600
‑
800℃，反应1
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4小时，在氮气气氛下冷却至室温，得到碳纳米管粗产品；将碳纳米管粗产品加入到磨机中研磨5
‑
30分钟，然后加入到氢氟酸中，浸泡4
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24小时，清洗，干燥，得到碳纳米管；2）对碳纳米管进行紫外辐射改性处理，制得改性碳纳米管；3）在改性碳纳米管上原位合成氮掺杂碳点，制得荧光探针：3
‑
1）将改性碳纳米管分散于超纯水中制得碳纳米管分散液，将碳纳米管分散液加热到70
‑
100℃，再向碳纳米管分散液中加入甲硫氨酸、硫代卡巴肼和KH791，超声搅拌0.5
‑
2小时；3
‑
2）将步骤3
‑
1）得到的混合物转移到反应釜中，于120
‑
200℃下反应4
‑
10小时；3
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3）反应结束后，冷却至室温，反应产物于8000
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14000r/min下离心，去除沉淀，离心液用截断分子量为6000
‑
12000Da的透析袋透析8
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24小时；3
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4）收集透析袋内溶液，冷冻干燥，得到氮掺杂碳点
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碳纳米管复合材料，即所述荧光探针。3.根据权利要求2所述的水体中重金属离子检测的荧光探针，其特征在于，其通过以下方法制备得到：1）制备碳纳米管：将正己烷和氢气的混合气体通入石英管中，使用钴颗粒作催化剂，加热至75℃，反应2.5小时，在氮气气氛下冷却至室温，得到碳纳米管粗产品；将碳纳米管粗产品加入到球磨机中研磨10分钟，然后加入到体积分数为30%的氢氟酸水溶液中，浸泡10小时，清洗，干燥，得到碳纳米管；2）对碳纳米管进行紫外辐射改性处理，制得改性碳纳米管；3）在改性碳纳米管上原位合成氮掺杂碳点，制得荧光探针：3
‑
1）将80mg改性碳纳米管加入到150mL的超纯水中，超声分散制得碳纳米管分散液，将
碳纳米管分散液加热到75℃，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王天宇，韩凯，王霄华，余永生，田耀中，
申请(专利权)人：江苏锦测环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：