[发明专利]一种生物质碳量子点荧光检测器的制备及使用方法

说明书

本发明提出了一种生物质碳量子点荧光检测器的制备及使用方法，包括以下步骤：采用提取过藻蓝蛋白的废弃藻渣，制备碳量子点溶液；向碳量子点溶液中加入不同浓度梯度的Fe(Ⅲ)标准溶液，将所得混合溶液置于荧光比色皿中，检测并记录荧光强度，根据荧光强度‑Fe(Ⅲ)浓度间的定量公式做数据拟合，得到标准曲线；将真实水样离心、过滤去除大颗粒物质后，与碳量子点溶液混合均匀，置入荧光比色皿中，使用荧光光度计测定荧光比色皿中溶液的荧光强度，将荧光强度带入到标准曲线中，即可得到样品中的Fe(Ⅲ)含量。本发明利用藻蓝蛋白提取工艺中产生的生物质藻渣，一步法制备蓝色碳量子点荧光检测器，建立了更优的多阶动力学检测模型。

技术领域

本发明涉及一种生物质碳量子点荧光检测器的制备及使用方法，属于微量元素检测技术领域。

背景技术

水体中存在的重金属离子会对生态环境及公共健康造成不可忽视的影响。以三价铁为例，Fe(Ⅲ)离子参与了人体中数个重要的代谢途径(物质代谢，酶催化等)，人体对Fe(Ⅲ)的过多摄入会引发血色病等严重的疾病。同时，由于三价铁离子的强氧化性，环境水体中Fe(Ⅲ)的浓度过高会严重干预自然氧化还原化学过程。因此，具有高灵敏度及准确性的水体Fe(Ⅲ)检测方法很有必要。被广泛运用的Fe(Ⅲ)检测方法有吸收光谱法，电化学分析法，液相色谱法及电感耦合原子发射光谱法(ICP-AES)等。但高额的操作费用、繁琐的处理过程难以满足即时的检测需求。因此，便捷准确，基于纳米荧光材料的荧光分析法被认为是重金属离子检测的“未来方法”。

可调谐的发射光性能及高量子产率使量子点材料成为制备纳米荧光检测器的最佳选择，但常见的半导体量子点的水溶性较差且对环境及人体具有高毒副作用。为改善这些缺陷，发展了表面钝化，硅氧化膜包裹等多种改进措施。但大多数方法会降低量子点的固有性能且需要复杂的修饰工序。作为替代，多篇文献报道了低毒性，高水溶性，高环境及生物适应性的荧光碳量子点。其中，生物质基制备的碳量子点作为廉价易得且环境友好的新型纳米材料在检测，生物成像，纳米医学，光催化等多个领域应用潜力巨大。

生物质基碳量子点荧光检测器在检测重金属离子方面具有多种优势，但重金属离子与荧光源作用的动力学过程尚存在争议。斯特恩-沃尔默方程(SV方程)是描述动态荧光淬灭过程的基本动力学方法。基于此发展出了部分拟合、二元拟合等多个动力学模型来解释该动力学过程。然而，这些模型都是基于实验数据做出的数学变换，难以适用于不同的荧光系统，甚至阻碍了对荧光淬灭机理的进一步探究。

发明内容

本发明的目的是提出一种生物质碳量子点荧光检测器的制备及使用方法，解决了现有的量子点的水溶性较差且对环境及人体具有高毒副作用的问题，同时还解决了现有模型都是基于实验数据做出的数学变换，难以适用于不同的荧光系统，甚至阻碍了对荧光淬灭机理的进一步探究的问题。

一种生物质碳量子点荧光检测器的制备方法，所述制备方法为：

将提取过藻蓝蛋白的废弃藻渣与超纯水混合均匀，将混合物在水热反应釜中150℃水热反应12小时，水冷至室温后将溶液取出，高速离心后过0.22μm滤膜去除大颗粒，透析1-2天除去小分子荧光物质，得到碳量子点溶液，冷冻干燥后得到碳量子点固体粉末，称重后溶于水制备不同溶度的碳量子点溶液；

进一步的，使碳量子点溶液不产生浓度-荧光强度抑制效应且检测铁元素时具有最大的线性范围的浓度为100mg/L。

一种生物质碳量子点荧光检测器的使用方法，应用于制备出的一种生物质碳量子点荧光检测器，所述使用方法包括以下步骤：

步骤一、向碳量子点溶液中加入不同浓度梯度的Fe(Ⅲ)标准溶液，将所得混合溶液置于荧光比色皿中，检测并记录荧光强度，根据荧光强度-Fe(Ⅲ)浓度间的定量公式做数据拟合，得到标准曲线，其中，所述定量公式为一个多阶动力学检测模型公式，所述公式如下：

lg(F₀/F-1)＝lg K_SV+ilg[Q]