基于量子光電效應快速可視化檢測銅離子含量的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用氧化還原性有機染料指示量子點光電過程而實現(xiàn)可視化快速檢測銅離子的方法。特征是：①有機染料直接接受量子點光電子及其耦合質(zhì)子而被還原；②通過銅離子對量子效應的干擾，影響染料的還原效率；③染料還原效率的改變導致其顏色發(fā)生變化；④顏色變化可由肉眼直接讀出，并與銅離子濃度相關。本發(fā)明直接用太陽光光照產(chǎn)生量子點的光電效應，有機染料、量子點與待測溶液直接在玻璃或類似基質(zhì)上混合、反應并產(chǎn)生顏色變化，利用掃描或照相方法獲得檢測信號，無需其它設備，檢測成本低，操作方便，方法靈敏、快速，檢測的濃度范圍寬，抗干擾能力強，適用于銅含量分析的廣闊領域。
【專利說明】基于量子光電效應快速可視化檢測銅離子含量的方法
一、【技術領域】
[0001]本發(fā)明是一種可視化檢測銅離子含量的方法。它利用光照量子點產(chǎn)生的光電子還原黃色的硝基四氮唑藍(NBT)生成藍紫色的甲臜，來指示2，3-二巰基丁二酸(DMSA)包裹的CdTe量子點的量子光電效應，并利用銅離子對量子點光電效應的淬滅作用，實現(xiàn)銅離子含量的高靈敏可視化檢測。
二、【背景技術】
[0002]量子點是三個維度上均具有納米級尺寸的材料，具有良好的光學和電學性質(zhì)。在光照下，量子點可以產(chǎn)生光電效應。量子點的能帶狀態(tài)受量子限域效應控制，直接表現(xiàn)為能帶間能量隨量子點粒徑的減小而增大，因此量子效應直接控制量子點的光電性質(zhì)。與普通半導體材料相比，量子點的這種量子效應控制的光電效應具有電子能量集中、對外界條件變化響應更敏感等特點。量子點作為標記物或敏化劑已應用于光電化學傳感器的研制，實現(xiàn)了一些物質(zhì)的高靈敏檢測。但這些檢測方法都依賴于價格相對昂貴的光電儀器，對操作水平的要求也很高。因此，在充分保持量子效應控制的光電效應所具有的獨特優(yōu)勢的前提下，發(fā)展更簡便、更直接、更敏度的快速檢測方法是一個具有挑戰(zhàn)性的課題。
[0003]NBT是一種黃色水溶性有機染料，常被用來鑒定超氧自由基(02_‘)是否存在。O廠可將NBT還原為藍紫色的二甲臜，顯示出顏色變化。由于O廠是很多酶反應的中間體，因此NBT實驗常被用來評估一些酶的活性或者間接用于評估微生物細胞和哺乳動物的新陳代謝活性。本發(fā)明利用NBT可直接接受納米粒子的活性光電子而被還原為藍紫色的二甲臜，通過的顏色變化，發(fā)明了一種定量檢測方法。
[0004]銅對人體來講是一種重要的微量元素，由于其含量過高會引起生物中毒，引起疾病，因此在環(huán)境中也是一種污染元素，對其進行快速定量檢測具有重要意義。目前已有熒光能量轉移、伏安法、光電化學、電致化學發(fā)光、原子吸收、等離子體一原子發(fā)射質(zhì)譜等方法對其進行定量檢測，但這些方法均需特定的檢測儀器，并需要專業(yè)人員進行操作，試樣處理過程復雜，不便于高通量、快速檢測。為克服這些缺點，一些研究人員一直在努力嘗試發(fā)展可視化的方法對銅離子進行檢測，并提出了基于銅催化點擊反應使金納米粒子聚集變色的方法，但此類方法的檢測濃度范圍過窄，檢測靈敏度也有待進一步提高。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是:提出一種利用氧化還原性有機染料直接指示量子點光電效應和可視化檢測銅離子濃度的方法。銅離子可通過對量子點光電效應的影響很靈敏地干擾NBT的還原與變色過程，從而實現(xiàn)銅離子的靈敏、快速可視化的定量檢測。
[0006]本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0007]將等體積的2，3- 二巰基丁二酸包裹的CdTe量子點溶液、硝基四氮唑藍溶液和銅離子溶液分別滴到玻璃或類似基質(zhì)上混合，在太陽光光照下觀察溶液的變色時間和最終顏色深度，將相同光照時間所獲得的斑點進行比較，可利用已知濃度的標準溶液得出待測銅離子的濃度，從而求出待測樣品中銅的含量。
[0008]上述的2，3- 二巰基丁二酸包裹的CdTe量子點可通過電解法制備，量子點的光電效應可由太陽光、汞燈、熒光燈、白熾燈等多種光源光照來實現(xiàn)，而顏色的變化可用掃描或照相方法結合圖片處理軟件獲得檢測信號。
[0009]基于量子光電效應快速可視化檢測銅離子含量的具體步驟如下:
[0010](I)電解法制備DMSA包裹的CdTe量子點水溶液，同時配置適當濃度的NBT水溶液。
[0011](2)將等體積的DMSA包裹的CdTe量子點溶液、NBT溶液和銅離子溶液分別滴到玻璃或類似基質(zhì)上混合，在太陽光照下產(chǎn)生量子光電效應、NBT還原，觀察溶液的顏色變化。其
變色反應所依據(jù)的方程式為:。
【權利要求】
1.用氧化還原性有機染料指示量子點光電過程，實現(xiàn)銅離子的可視化快速檢測，其具體實施方法如下:將等體積的2，3-二巰基丁二酸包裹的CdTe量子點溶液、硝基四氮唑藍溶液和銅離子溶液分別滴到玻璃或類似基質(zhì)上混合，在太陽光光照下觀察溶液的變色時間和最終顏色深度，將相同光照時間所獲得的斑點進行比較，可利用已知濃度的標準溶液得出待測銅離子的濃度，從而求出待測樣品中銅的含量。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于用2，3-二巰基丁二酸包裹的CdTe量子點與硝基四氮唑藍染料可獲得明顯的顏色變化。
3.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于室溫下用太陽光光照量子點、硝基四氮唑藍和銅離子混合溶液，可觀察到染料的顏色變化。
4.根據(jù)權利要求1的方法，其特征在于可視化反應發(fā)生在玻璃或類似基質(zhì)上，因而可利用掃描或照相方法獲得檢測信號。
5.根據(jù)權利要求1的方法，其特征還在于在相同的光照時間下檢測信號與銅離子的濃度相關，因而可獲得待測樣品中銅的含量。
6.本發(fā)明所用光源并不局限于太陽光，汞燈、熒光燈、白熾燈等各種光源均可以作為此方法的光源。
【文檔編號】G01N21/78GK103529022SQ201210232537
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2012年7月6日 優(yōu)先權日:2012年7月6日
【發(fā)明者】鞠熀先, 王鵬, 雷建平 申請人:南京大學