[发明专利]双荧光发射铜纳米簇/碳点比色探针、制备方法及在痕量水检测方面的应用

说明书

一种基于聚集诱导荧光增强(AIEE)的铜纳米簇/碳点(Cu NCs/CDs)双荧光发射比色探针的原位制备方法及其在检测有机溶剂中痕量水方面的应用，属于比色传感技术领域。本发明包括蓝色荧光碳点(CDs)的合成、CDs的表面修饰和双荧光发射Cu NCs/CDs探针的制备等三个步骤。本发明所得到的双荧光发射探针Cu NCs/CDs，在365nm紫外光激发下，呈现可见光区450nm蓝光和596nm红光的双荧光发射效果。利用双荧光对于有机溶剂中不同水含量具有不同响应的结果，呈现不同的复合荧光颜色变化，这种双荧光发射试纸可以用于裸眼比色检测有机溶剂中痕量的水，并且检测限可以低至0.02％(v/v)，这为环境保护、食品安全和有机反应中痕量的水检测提供了便捷。

技术领域

本发明属于比色传感技术领域，具体涉及一种基于铜纳米簇/碳点的双发射比色探针的制备及其在有机溶剂痕量水检测中的应用。

背景技术

有机溶剂中的水含量在很大程度上会影响化学反应的进行，甚至会决定反应的产物，所以在有机溶剂中敏感而快速地检测微量水对于药物制造、环境监测和食品检测尤其是有机合成具有重要意义。因此发展便捷高效的水检测方法引起了人们极大的兴趣。测定有机溶剂中水含量常用的化学分析方法是经典的的卡尔费休法，该法于1935年提出，尽管经过很大改进，但仍然存在反应速率慢、易受干扰、精密度差、毒性大的缺点。测定水含量的其他方法有分光光度法，气相色谱法、液相色谱法、红外光谱法和荧光法等。荧光法由于其响应速度快、灵敏度高、方法简便、仪器设备简单等优点而备受关注。目前，常用的荧光传感材料主要包括荧光有机分子、含稀土配合物、金属纳米簇和半导体量子点等。

近年来，金属纳米簇(NCs)由于其特殊的物理，化学和光学性质以及在催化，生物成像和化学传感等方面的各种应用而被广泛研究。其中，铜纳米簇(Cu NCs)由于具有优异的荧光性能并且比金、银纳米簇更廉价引起了越来越多的关注。此外，Cu NCs具有特殊的聚集诱导发射增强(AIEE)性质，这意味着聚集状态显示出增强的荧光性质。因此，利用Cu NCs的AIEE性质，已经制备了许多荧光探针用来检测金属离子和溶剂。然而，在已发明的荧光探针中大部分都是基于单发射检测的，这意味着包括探针浓度，仪器灵敏度和环境条件等诸多因素都会影响检测结果。因此，亟需制备更方便、更准确、更稳定的双发射的荧光探针，用于检测有机溶剂中的微量水。

双荧光发射的探针是指在单激发状态下显示出两个不同的发射峰，在检测时一种荧光发射峰的强度随目标检测物的变化而变化，另外一种荧光发射峰的强度几乎不发生变化，即可认为在检测体系中植入了校正因子，可以避免探针浓度、仪器状态和环境状态的影响，并且双荧光发射可以方便的直接用裸眼比色检测。基于以上的分析，我们设计了基于具有AIEE的Cu NCs的双发射探针用于比色检测有机溶剂中痕量的水。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：通过原位合成的方法构筑Cu NCs和碳点 (CDs)复合双荧光发射探针，该探针具有结构稳定，环境友好，操作方便等特点。

本发明所述的用于痕量水检测的铜纳米簇/碳点双荧光发射比色探针的制备方法，其步骤如下：

(1)、蓝色荧光CDs的合成：将碳源(苯酚、间苯二胺、对苯二甲酸、三聚氰胺、柠檬酸、葡萄糖、壳聚糖、果糖、蔗糖、乳酸、纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚乙烯基亚胺、柚子皮)和氮源(尿素、硫脲、氨基脲、二苯胺基脲、乙二胺、三乙烯四胺、色氨酸、组氨酸、精氨酸，甘氨酸，半胱氨酸、谷胱甘肽) 按摩尔比为1～5:1溶解在碳源质量5～10倍的去离子水中。然后将混合溶液加入到特氟龙反应釜中，加热到60～300℃反应1～10h小时，反应结束后，自然冷却至室温。该产品为棕黑色透明溶液，透析后获得黄色溶液，冷冻干燥后得到淡黄色CDs粉末。