一種利用熒光碳點(diǎn)探針檢測(cè)重鉻酸鉀的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及重鉻酸鉀的檢測(cè)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種利用熒光碳點(diǎn)探針檢測(cè)重鉻酸鉀的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]重鉻酸鉀是一種有毒且有致癌性的強(qiáng)氧化劑，室溫下為橙紅色固體。它被國(guó)際癌癥研宄機(jī)構(gòu)(IARC)劃歸為第一類致癌物質(zhì)，而且是強(qiáng)氧化劑，在實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)中都有很廣泛的應(yīng)用。重鉻酸鉀主要在化學(xué)工業(yè)中用作生產(chǎn)鉻鹽產(chǎn)品如三氧化二鉻等的主要原料；火柴工業(yè)用作制造火柴頭的氧化劑；搪瓷工業(yè)用于制造搪瓷瓷釉粉，使搪瓷成綠色；玻璃工業(yè)用作著色劑；印染工業(yè)用作媒染劑；香料工業(yè)用作氧化劑等；另外，它還是測(cè)試水體化學(xué)耗氧量(COD)的重要試劑之一。酸化的重鉻酸鉀遇酒精由橙紅色變灰綠色，以檢驗(yàn)司機(jī)是否酒后駕駛，或化學(xué)生物中檢驗(yàn)是否有酒精生成。實(shí)驗(yàn)室中廢棄的重鉻酸鉀溶液絕對(duì)不允許直接排放，而是需要將其送至專業(yè)處理公司進(jìn)行處理。重鉻酸鉀中正六價(jià)的鉻元素有很強(qiáng)的毒性進(jìn)入人體的鉻被積存在人體組織內(nèi)，代謝和被清除的速度緩慢。因此，重鉻酸鉀的分析檢測(cè)顯得尤為重要。迄今為止，重鉻酸鉀的檢測(cè)方法主要有氧化還原滴定法，但這種方法有前處理過(guò)程繁瑣和分析時(shí)間長(zhǎng)等不足。因此，建立簡(jiǎn)單、快速且靈敏度高的重鉻酸鉀檢測(cè)新方法逐漸引起人們的關(guān)注并成為研宄重點(diǎn)。
[0003]近年來(lái)，熒光碳點(diǎn)是繼富勒烯、碳納米管及石墨烯之后最熱門(mén)的碳納米材料之一。這種納米材料克服了傳統(tǒng)量子點(diǎn)的某些缺點(diǎn)，不僅具有優(yōu)良的光學(xué)性能與小尺寸特性，而且具有良好的生物相容性，易于實(shí)現(xiàn)表面功能化，在生化傳感、成像分析、環(huán)境檢測(cè)、光催化技術(shù)及藥物載體等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用潛力。但迄今為止，將碳點(diǎn)熒光探針用于重鉻酸鉀檢測(cè)的相關(guān)報(bào)道仍未見(jiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，提供了一種熒光碳點(diǎn)探針檢測(cè)重鉻酸鉀的新方法，該方法操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)快速且靈敏度高，能進(jìn)行溶液中重鉻酸鉀的高靈敏識(shí)別。
[0005]本發(fā)明的一個(gè)目的是研宄了熒光碳點(diǎn)的新應(yīng)用。
[0006]本發(fā)明還有一個(gè)目的是通過(guò)利用重鉻酸鉀猝滅碳點(diǎn)熒光的特性，建立了一種簡(jiǎn)單、快速且靈敏度高的重鉻酸鉀檢測(cè)新方法。
[0007]本發(fā)明還有一個(gè)目的是采用微波加熱合成了熒光碳點(diǎn)，制備的熒光碳點(diǎn)探針細(xì)胞毒性低、生物相容性好、熒光強(qiáng)度高、熒光穩(wěn)定性好，操作簡(jiǎn)單，原料易得且價(jià)格便宜，反應(yīng)條件溫和可以調(diào)控，所得熒光碳點(diǎn)產(chǎn)率較高，解決的現(xiàn)在熒光碳點(diǎn)制備方法因工藝和原料限制無(wú)法規(guī)?；a(chǎn)且獲得碳點(diǎn)熒光產(chǎn)率較低的問(wèn)題，該熒光碳點(diǎn)可用于金屬離子檢測(cè)、生物標(biāo)記、生物影像等。
[0008]為此，本發(fā)明提供了一種利用熒光碳點(diǎn)探針檢測(cè)重鉻酸鉀的方法，包括:
[0009]制備熒光碳點(diǎn)探針；以及
[0010]配制熒光碳點(diǎn)探針和樣品溶液的混合溶液，通過(guò)熒光猝滅法檢測(cè)所述混合溶液中重鉻酸鉀的濃度。
[0011]優(yōu)選的是，其中，包括以下步驟:
[0012]步驟1、制備熒光碳點(diǎn)探針；
[0013]步驟2、取不同體積的重鉻酸鉀原液，并向其中分別添加相同體積的熒光碳點(diǎn)探針及不同體積的緩沖溶液，得到一系列等體積不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，并分別檢測(cè)所述標(biāo)準(zhǔn)溶液的熒光強(qiáng)度，得到標(biāo)準(zhǔn)溶液的熒光光譜圖；
[0014]步驟3、以所述熒光光譜圖中重鉻酸鉀濃度為零的標(biāo)準(zhǔn)溶液的熒光強(qiáng)度與所述熒光光譜圖對(duì)應(yīng)的每份標(biāo)準(zhǔn)溶液的熒光強(qiáng)度的差值為縱坐標(biāo)，以所述熒光光譜圖對(duì)應(yīng)的每份標(biāo)準(zhǔn)溶液中重鉻酸鉀的濃度為橫坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線并計(jì)算線性關(guān)系；
[0015]步驟4、按照所述步驟2的方法檢測(cè)熒光碳點(diǎn)和待檢測(cè)溶液的混合溶液的熒光強(qiáng)度，將所述重鉻酸鉀濃度為零的標(biāo)準(zhǔn)溶液的熒光強(qiáng)度與所述混合溶液的熒光強(qiáng)度的差值代入到所述線性關(guān)系中，計(jì)算待檢測(cè)溶液中重鉻酸鉀的濃度。
[0016]優(yōu)選的是，其中，所述一系列等體積不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液中熒光碳點(diǎn)與所述標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積比為1: 150。
[0017]優(yōu)選的是，其中，所述不同濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液中熒光碳點(diǎn)的體積為20 μ L。
[0018]優(yōu)選的是，其中，應(yīng)用所述標(biāo)準(zhǔn)曲線檢測(cè)待檢測(cè)溶液中重鉻酸鉀的濃度時(shí)，所述熒光碳點(diǎn)體積與所述混合溶液的體積之比為1: 150。
[0019]優(yōu)選的是，其中，所述步驟I中的熒光碳點(diǎn)是采用微波合成法以聚乙二醇1500、甘油和絲氨酸為原料制備的，其具體步驟為:
[0020]步驟1.1、將1.0g的聚乙二醇1500和15mL甘油攪拌后置于微波反應(yīng)器中140°C高溫反應(yīng)15min ；
[0021]步驟1.2、將步驟1.1中的樣品冷卻到50°C時(shí)加入1.0g的絲氨酸，繼續(xù)升溫至180°C微波反應(yīng)1min ；
[0022]步驟1.3、將步驟1.2中制得的樣品注入剪切分子量1000的透析袋中透析24小時(shí)后，得到300mL的透析液；
[0023]步驟1.4、將所述透析液在60°C恒溫的條件下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)一個(gè)小時(shí)，最后得到260mL
熒光碳點(diǎn)。
[0024]優(yōu)選的是，其中，所述標(biāo)準(zhǔn)溶液和所述混合溶液的pH值為4.5。
[0025]優(yōu)選的是，其中，所述緩沖溶液為磷酸鹽緩沖溶液。
[0026]優(yōu)選的是，其中，所述熒光檢測(cè)的激發(fā)波長(zhǎng)為375nm。
[0027]優(yōu)選的是，其中，對(duì)樣品溶液進(jìn)行預(yù)處理操作獲得所述步驟4中的待檢測(cè)溶液，具體步驟為:
[0028]步驟4.1、將銅萃取劑加入到pH為3的重鉻酸鉀樣品溶液中，充分震蕩，使其充分混合，其中，所述重鉻酸鉀樣品溶液中含有干擾離子銅離子；
[0029]步驟4.2、對(duì)步驟4.1中的銅離子的混合溶液進(jìn)行離心分離，分離后的混合液分成上下兩層；
[0030]步驟4.3、用微量進(jìn)樣器取步驟4.2中離心后的下層液體，并進(jìn)行原子發(fā)射光譜分析，確定所述重鉻酸鉀樣品溶液中銅離子的剩余濃度；
[0031]步驟4.4、如果步驟4.3中所述重鉻酸鉀樣品溶液中銅離子的剩余濃度低于1.0 X 10-4mol/L，則獲得重鉻酸鉀待檢測(cè)溶液，按照所述步驟4的方法確定所述重鉻酸鉀待檢測(cè)溶液中重鉻酸鉀的含量；
[0032]其中所述銅萃取劑為羥基苯烷基酮肟。
[0033]本發(fā)明至少包括以下有益效果:本發(fā)明將熒光碳點(diǎn)作為探針，利用重鉻酸鉀猝滅碳點(diǎn)熒光的特性，對(duì)重鉻酸鉀進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)過(guò)程簡(jiǎn)單方便，靈敏度高、檢測(cè)限低，可實(shí)現(xiàn)實(shí)際樣品中重鉻酸鉀的在線原位快速靈敏檢測(cè)；本發(fā)明通過(guò)微波反應(yīng)合成法制備的熒光碳點(diǎn)探針細(xì)胞毒性低、生物相容性好、熒光強(qiáng)度高、熒光穩(wěn)定性好，操作簡(jiǎn)單，原料易得且價(jià)格便宜，反應(yīng)條件溫和可以調(diào)控，所得熒光碳點(diǎn)產(chǎn)率較高，解決的現(xiàn)在熒光碳點(diǎn)制備方法因工藝和原料限制無(wú)法規(guī)?；a(chǎn)且獲得熒光碳點(diǎn)產(chǎn)率較低的問(wèn)題，該熒光碳點(diǎn)可用于金屬離子檢測(cè)、生物標(biāo)記、生物影像等。
[0034]本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn)，部分還將通過(guò)對(duì)本發(fā)明的研宄和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中標(biāo)準(zhǔn)溶液中重鉻酸鉀與熒光碳點(diǎn)探針?lè)磻?yīng)后，激發(fā)波長(zhǎng)為375nm時(shí)得到的熒光光譜圖；
[0036]圖2為本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū)文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0038]實(shí)施例一:
[0039]—、焚光碳點(diǎn)的合成
[0040]微波加熱法合成熒光碳點(diǎn)，以聚乙二醇1500、甘油和絲氨酸為原料:將1.0g的聚乙二醇1500和15mL甘油攪拌后置于微波反應(yīng)器中140°C高溫反應(yīng)15min，待試管冷卻到50°C時(shí)加入1.0g的絲氨酸，繼續(xù)升溫至180°C微波反應(yīng)lOmin，將制得的樣品注入剪切分子量1000的透析袋中進(jìn)行透析24小時(shí)后進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，得到300mL的透析液，將透析液在60°C恒溫的條件下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)一個(gè)小時(shí)，最后得到260mL熒光碳點(diǎn)。將上述熒光碳點(diǎn)以硫酸奎寧做標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)得到其量子產(chǎn)率為13%左右。
[0041]二、繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線并建立線性關(guān)系
[0042]取不同體積的重鉻酸鉀原液，并向其中分別添加20 μ L的熒光碳點(diǎn)探針，然后用PH值為4.5的磷酸鹽緩沖溶液稀釋到3mL，配制一系列等體積不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，其中標(biāo)準(zhǔn)溶液中重鉻酸鉀的濃度依次為0、5X 10_6mol/L、3X 10_5mol/L和5X 10_5mol/L，其編號(hào)分別為 a、b、C、d ;
[0043]用熒光光度計(jì)在375nm的激發(fā)波長(zhǎng)下，分別檢測(cè)上述標(biāo)準(zhǔn)溶液的熒光強(qiáng)度，得到如圖1所示的熒光光譜圖，以熒光光譜圖中重鉻酸鉀濃度為零即編號(hào)為a的標(biāo)準(zhǔn)溶液的熒光強(qiáng)度與熒光光譜圖對(duì)應(yīng)的每份標(biāo)準(zhǔn)溶液的熒光強(qiáng)度的差值為縱坐標(biāo)，以熒光光譜圖對(duì)應(yīng)的每份標(biāo)準(zhǔn)溶液中重鉻酸鉀的濃度為橫坐標(biāo)繪制如圖2所示的標(biāo)準(zhǔn)曲線，從而得出熒光碳點(diǎn)的熒光強(qiáng)度差值與重鉻酸鉀濃度之間的線性關(guān)系，線性方程Y = 5.94X，R2= 0.999，對(duì)重鉻酸鉀的檢測(cè)限可達(dá)到2.5X10_8mOl/L，用于檢測(cè)樣品溶液中重鉻酸鉀的濃度。
[0044]三、待檢測(cè)溶液中重鉻酸鉀含量的測(cè)定
[0045]1、對(duì)樣品溶液進(jìn)行預(yù)處理得到待檢測(cè)溶液
[0046]將含有干擾離子銅離子的重鉻酸鉀樣品溶液的pH值調(diào)節(jié)到3，然后在樣品溶液中加入例如羥基苯烷基酮肟的銅萃取劑，充分震蕩，使其充分混合，在酸性條件下，通過(guò)陽(yáng)離子置換反應(yīng)，銅離子將取代銅萃取劑中的氫離子；將混合溶液進(jìn)行離心分離，分離后的混合液分成上下兩層，其中上層為含有銅離子的銅萃取劑層，下層為含有重鉻酸鉀的水層；用微量進(jìn)樣器取離心后的下層液體，并進(jìn)行原子發(fā)射光譜分析，確定所述重鉻酸鉀樣品溶液中銅離子的剩余濃度，如果銅離子的剩余含量高于1.0