[发明专利]一种用于检测Hg2+

说明书

本发明公开了一种用于检测Hg²⁺的氮化碳荧光传感器及其制备方法和应用，通过将三聚氰胺和柠檬酸钠混合煅烧得到水溶性良好的黄色石墨相氮化碳纳米片(g‑CNNS)作为荧光纳米传感器。该荧光传感器对Hg²⁺具有很高的灵敏度和选择性；在水中Hg²⁺存在的条件下，g‑CNNS传感器在410nm激发波长时，在1‑20μmol/L区间内，其荧光强度作为检测信号随Hg²⁺浓度的变化呈线性关系；通过荧光光谱的分析，即可得到环境中Hg²⁺的浓度信息；本发明具有成本低廉、简单实用、检测时间短、选择性高的特点，具有重要的实用价值。

技术领域

本发明涉及荧光传感领域，具体是一种用于检测Hg²⁺的石墨相氮化碳纳米荧光传感器及其制备方法和应用。

背景技术

汞(II)是一种能对人体健康产生巨大危害的重金属离子。其主要来源于工业废料、火山活动和化石燃料的燃烧，在自然界水环境中常以微量的游离态形式存在，难以被生物降解。Hg²⁺通过直接摄入以及食物链的积累和放大，会引发包括肾病、阿尔兹海默症、心脑血管疾病以及运动功能障碍等多种人体疾病。2019年，汞及汞化合物被生态环境部列入《有毒有害水污染物名录(第一批)》。因此，开发出一种可检测实际环境水样品中痕量Hg²⁺的方法是非常有意义的。

目前已经有一些手段和方法可以对Hg²⁺进行检测，主要包括紫外可见分光光度法(UV-Vis)，冷蒸气原子荧光光谱法(AFS)，原子吸收/发射光谱法(AAS/AES)，高效液相色谱法(HPLC)，电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和离子色谱法(IC)等。但由于在实际环境中，Hg²⁺的含量非常低，且实际样品的组成复杂，在使用这些技术前通常需要先进行一些预处理，如采用固相萃取(SPE)或液-液萃取等方法分离出干扰成分，提高检测的选择性和灵敏度。但上述方法的使用耗时且容易引入新的干扰，难以做到快速、灵敏检测实际环境水样中的Hg²⁺含量。

为了实现更加快速高效、高灵敏度、高选择性地检测Hg²⁺，基于荧光探针的检测方法逐渐成为人们关注的焦点。许多材料都被开发作为荧光探针，其中石墨相氮化碳作为一种石墨烯类似物，具有卓越的稳定性、良好的生物相容性和低生物毒性，且制备原料廉价，易于制备。基于其的纳米片材料具有进一步提高的水溶性，高荧光量子产率和较大的斯托克斯位移，是一种理想的用于生物荧光探针的材料。因此，研发一种基于石墨相氮化碳的纳米片(g-CNNS)荧光传感器，并应用其于水环境中痕量Hg²⁺的检测具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服传统Hg²⁺的检测方法中需要进行预处理所造成的低效率和易污染的问题，因而提出了一种新的用于水中Hg²⁺检测的纳米荧光传感器及其制备和应用方法。本发明所提出的g-CNNS荧光传感器，可以高效、准确的应用于实际复杂水环境样品中Hg²⁺的定量和定性检测，使用这种新方法可以大大节省检测时间成本，且传感器的制备简单、廉价，对Hg²⁺灵敏度高、选择性好，对于实际复杂环境水样的检测具有重要意义。

本发明解决上述技术问题所采用的方案是：

一种用于检测Hg²⁺的氮化碳纳米荧光传感器的制备方法，包括以下步骤：

将尿素和柠檬酸三钠在玛瑙研钵中混合并研磨均匀，再将混合物置于坩埚并在160～200℃的烘箱中保持45～90分钟，使用乙醇洗涤并离心，用透析膜对离心所得产物进行透析，最后在干燥箱中烘干，所得棕黄色固体即为g-CNNS(纳米氮化碳)，将所得g-CNNS研磨后溶解于超纯水中，得到g-CNNS溶液。

优选地，尿素和柠檬酸三钠的物质的量之比为(3～4)：1。