碳点是一种新型的荧光碳纳米颗粒。与传统的半导体量子点和有机染料相比,碳点具有无毒、生物相容性好、水溶性好、发光范围可调、光稳定性高、廉价的原料、易于大规模合成等优良特性。这些优异的性能赋予了碳点在化学传感、生物传感、生物成像、光电、纳米医学、催化等许多领域的巨大应用潜力。由于这些优异的性能以及重要的应用,碳点在近十年来引起了广泛的关注。本文以水热法制备多色碳点为基础,分别开发了双色碳点比率荧光试纸对环境中的汞离子和铜离子实现可视化检测。主要结果如下:(1)双色碳点比率荧光试纸对汞离子的可视化检测:以明胶和3-氨基苯硼酸为原料,采用水热法,在200 ℃条件下加热3 h,制备出平均粒径为9 nm,在290 nm激发波长下,发射峰位于380 nm,在254 nm紫外灯照射下发出蓝色荧光的碳点;以苯二胺和乙醇为原料,采用水热法,在180 ℃条件下加热12 h,制备出平均粒径为3 nm,在290 nm激发波长下,发射峰位于620 nm,在254 nm紫外灯照射下发出红色荧光的碳点。由蓝色碳点和红色碳点(荧光强度6:1)混合而成的比率荧光探针可高选择性和灵敏性地可视化检测Hg2+,其中,蓝色碳点作为反应位点,红色碳点作为内标信号。加入Hg2+,蓝色碳点的荧光被猝灭,而红色碳点的荧光几乎不变。这种高灵敏的比率探针对Hg2+响应,荧光颜色可在紫外灯下发生一系列裸眼可视的变化,检测限低至0.14 nM。此外,将比率荧光探针溶液打印到滤纸上,制备比率荧光试纸,可实现灵敏、快速、现场、可视化检测Hg2+。(2)双色碳点比率荧光试纸对铜离子的可视化检测:以柠檬酸和聚乙烯亚胺为原料,采用水热法,在200 ℃条件下加热6 h,制备出平均粒径为5 nm,在360 nm激发波长下,发射峰位于440 nm,在365 nm紫外灯照射下发出蓝色荧光的碳点;以苯二胺和乙醇为原料,采用水热法,在180 ℃条件下加热12 h,制备出平均粒径为3 nm,在360 nm激发波长下,发射峰位于610 nm,在365 nm紫外灯照射下发出橙色荧光的碳点。设计由蓝色碳点和橙色碳点(荧光强度4:1)混合而成的比率荧光探针,可高选择性和灵敏性地可视化检测Cu2+,其中,蓝色碳点作为反应位点,橙色碳点作为内标信号。加入Cu2+,蓝色碳点的荧光被猝灭,而橙色碳点的荧光几乎不变。这种高灵敏的比率探针对Cu2+响应,荧光颜色可在紫外灯下发生一系列裸眼可视的变化,检测限低至7.31 nM。此外,将比率荧光探针溶液打印到滤纸上,制备比率荧光试纸,可实现灵敏、快速、现场、可视化检测Cu2+。