【摘 要】
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铁元素在生物代谢过程中扮演着关键作用,口服补铁剂可以有效避免因缺铁而引发的疾病。补铁剂在机体内会释放Fe（Ⅱ）或Fe（Ⅲ）,这两种价态的铁离子具有不同的生物活性和不同的生物作用,定性定量的同时检测Fe（Ⅱ）和Fe（Ⅲ）对于精确评估铁元素的生物有效性及生理、病理作用十分重要。本文以氮掺杂碳量子点（N-CQDs）为载体,制备纳米功能材料,并将其应用于构建电化学传感器,实现对Fe（Ⅱ）和Fe（Ⅲ）稳定、
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铁元素在生物代谢过程中扮演着关键作用,口服补铁剂可以有效避免因缺铁而引发的疾病。补铁剂在机体内会释放Fe（Ⅱ）或Fe（Ⅲ）,这两种价态的铁离子具有不同的生物活性和不同的生物作用,定性定量的同时检测Fe（Ⅱ）和Fe（Ⅲ）对于精确评估铁元素的生物有效性及生理、病理作用十分重要。本文以氮掺杂碳量子点（N-CQDs）为载体,制备纳米功能材料,并将其应用于构建电化学传感器,实现对Fe（Ⅱ）和Fe（Ⅲ）稳定、高效的同时检测,主要研究内容如下:（1）通过一步水热法,以粗提向日葵果胶为碳源、浓氨水为氮源制备N-CQDs,并通过单因素实验得到最佳制备工艺条件（反应温度180°C、反应时间8 h、氮源0.3 m L,产率为29.93%）。采用傅里叶红外变换光谱（FT-IR）、紫外可见吸收光谱（UV-vis）、荧光光谱（FS）、Zeta电位和X射线衍射（XRD）对其结构进行表征,使用透射电镜（TEM）表征其形貌,最终得到电化学活性良好,且表面具有丰富的功能基团的N-CQDs。（2）通过电化学交流阻抗谱（EIS）及循环伏安法（CV）对裸玻碳电极（GCE）、碳量子点修饰电极（CQDs/GCE）和氮掺杂碳量子点修饰电极（N-CQDs/GCE）进行电化学性能表征,结果显示N-CQDs/GCE对Fe（Ⅱ）的电化学响应最强。以N-CQDs为修饰材料,构建Fe（Ⅱ）的电化学传感器。该传感器具有良好的可重复性和选择性,检测限（LOD）为0.098 m M,检测范围为0.18～1.79 m M,线性度为0.988。（3）以N-CQDs和硝酸银为前驱物,制备氮掺杂碳量子点/银纳米粒子（NCQDs/Ag NPs）复合材料。通过FT-IR、UV-vis、X射线光电子能谱（XPS）等方法研究复合材料的结构;通过扫描电子显微镜（SEM）对其形貌进行表征;通过EIS及CV对N-CQDs/Ag NPs复合材料修饰电极（N-CQDs/Ag NPs/GCE）进行电化学行为研究。基于此,构建一种针对Fe（Ⅲ）的电化学传感器,检测限为0.31 m M,检测范围为1～10 m M,线性度为0.997。（4）以氮掺杂碳量子点、硝酸银和β-环糊精（β-CD）为原料,通过一锅法制备氮掺杂碳量子点/银纳米粒子/β-环糊精（N-CQDs/Ag NPs/β-CD）复合材料。通过结构、形貌以及电化学表征研究其结构性能。基于此复合材料构建的同时检测Fe（Ⅱ）和Fe（Ⅲ）的电化学传感器对Fe（Ⅱ）的检测限为0.20 m M,检测范围为0.6～10 m M;对Fe（Ⅲ）的检测限为0.033 m M,检测范围为0.2～10 m M。该传感器具有良好的选择性、稳定性和可重复性,并成功应用于同时检测补铁剂在模拟胃液（SGF）中释放的Fe（Ⅱ）和Fe（Ⅲ）。
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