本草源荧光碳点的快速制备及用于农药残留和金属离子的分析检测

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作为碳基纳米材料的重要成员之一,荧光碳点(carbon dots,CDs)具有易于制备与功能化、水溶性与生物相容性好、低毒性、光稳定性与反应活性高等优势而被受关注,广泛用于化学物质(如农药、金属离子)、生物小分子等的分析检测。本课题以广泛存在的、绿色环保、经济的本草植物药材作为原料,采用水热法快速制备荧光碳点,并用于农药残留、金属离子的快速检测。其主要研究内容包括:(1)草本源CDs的快速制备与表征。以水热法合成了22种CDs,经过筛选最终确定黄芩、黄柏、白芍和土槿皮制备成四种草本源碳点(SB-CD,PA-CD、PL-CD和CP-CD),通过紫外-可见分光光谱(UV)、荧光分光光度计(FL)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等表征等对制备的草本源CDs的结构及光学性能进行了检测和分析,结果显示四种草本源CDs的碳纳米管为单分散性、类球状,粒径在10-100 nm左右,衍射峰宽约在22°左右,随后对其发光特性进行了分析,发现溶剂的类型、样品浓度等会对其荧光强度造成一定影响。在后续的研究中,该碳点能与有机磷农药相互作用后产生不同荧光信号,后续可以实现对有机磷农药的检测,从而为接下来的实验建立了针对性的荧光分析方法。本研究有望在农药检测、金属离子检测等方面得到应用。(2)草本源CDs用于农药残留的检测。确定在最优条件下,随后对草本源CDs的农残检测开展了研究。研究溶剂的筛选、浓度的优化和加量来探究草本源CDs(SB-CD、PA-CD、PL-CD和CP-CDs)作用于胺菊酯、毒死蜱、异丙威三种农药的实验,实验结果表明,四种草本源CDs对胺菊酯、毒死蜱和异丙威三种农药均有一定程度上的淬灭,其中草本源CDs对胺菊酯的检测范围为0.41-50μM,检测限在0.01-1.6 n M范围内;对毒死蜱的检测范围为0.1-500μM,检测限在0.13-17.5 n M范围内;对异丙威的检测范围为1-1000μM,检测限在2.33-19 n M范围内。结果说明,草本源CDs的荧光能被农药进行一定程度上的淬灭,可用于实际的农残检测中。(3)草本源CDs用于金属离子的检测。为灵敏快速检测重金属离子,离子通过水热合成法,合成的CDs作用于4种重金属离子中,结果表明:草本源CDs点的荧光强度都会被金属离子选择性淬灭,其中,Ba2+和CDs的荧光强度在1-10μM之间表现出很好的线性反应,Cu2+和CDs的荧光强度在0.5-20μM之间表现出很好的线性反应,Ni2+和CDs的荧光强度在0.5-20μM之间表现出很好的线性反应,Cd2+和CDs的荧光强度在1.0-15.5μM之间表现出很好的线性反应,它们的检测限在0.5-1.5μM范围内。试验结果证明,这种方法可以很好地用于实际水质中的重金属离子。本文以广泛存在的、绿色环保、经济的本草植物药材作为原料,采用水热法快速制备荧光碳点,并用于农药残留、金属离子的快速检测。但由于实验时间有限,后续实验以及相关优化条件仍有待进一步深入研究。
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