[发明专利]纤维素基碳量子点制备在有机磷农药检测中的应用

说明书

本发明涉及碳量子点技术领域，具体涉及一种纤维素基碳量子点的制备及其在有机磷农药(OPs)检测领域的应用。以微晶纤维素和天冬氨酸为原料，一步水热法合成氮掺杂的蓝色荧光碳点。通过透射电镜、紫外光谱及荧光光谱等手段进行表征。基于内部滤光效应(PER)，借助碱性磷酸酶(ALP)分解4‑硝基苯基磷酸钠(NPP)的酶促反应，以NPP为吸收体，使碳点荧光猝灭，随着产物4‑硝基苯酚(NTP)的不断产生，荧光恢复。本申请同时提供了一种新型的有机磷农药检测方法，当检测溶液中存在OPs时，会影响NPP的分解进度，使荧光恢复的水平存在不同程度的差异。通过荧光强度的变化，直观地判断出日用水或农产品中有无有机磷农药，以达到保护环境、维护身体健康的目的。

技术领域

本发明涉及荧光探针技术领域，具体涉及一种可用于检测有机磷农药的荧光碳量子点的制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

碳量子点(CQDs)作为碳基荧光纳米材料家族中一颗冉冉的新星，近些年的相关研究报道呈指数增长的趋势，这主要是由于碳点所具备的众多优点，如低成本，简易的制备过程，良好的生物相容性，发光种类的多样性等。目前，碳点在许多领域已经展现了良好的应用前景，例如：光电能源类器件，信息加密与防伪，生物成像与医疗，传感检测等等。由于碳点的最适宜激发波长和紫外吸收是固定的，基于内部滤光效应，只要选择合适的吸收体就可以控制荧光的猝灭与恢复。目前CQDs已经发展到对金属离子的检测。然而，很少有基于CQDs的研究用于有机磷农药(OPs)的检测的报道。

有机磷农药(OPs)作为杀虫剂广泛用于农业生产过程中，来增加农作物产量并防止疾病传播。据统计，全球农药使用量的大约有38％是有机磷农药，尤其在发展中国家的使用量较高，如乐果、敌百虫等。同时，有机磷农药也造成了严重的环境污染。由于这类化合物的大规模生产和应用，在某些地区的土壤和水中发现的有机磷残留物量远高于有毒水平(5-500mg/kg)，这可能导致这些化合物通过生物累积渗透到食物链中。OPs的富集会通过抑制乙酰胆碱酯酶(哺乳动物神经系统中的一种关键酶)的活性而使乙酰胆碱积聚，以致引起烟碱样症状以及中枢神经系统症状，严重时可因肺水肿、脑水肿、呼吸麻痹而死亡。

内部滤光效应(IFE)作为荧光传感检测的一种常见手段，在各领域有着广泛的应用。该系统中，要求荧光团的激发波长与吸收体的吸收波长一致；这种辐射屏蔽引起入射光竞争，导致荧光发射强度降低，但此过程需要选择适当的荧光材料和相应的吸收体对。例如：4-硝基苯基磷酸钠(NPP)的紫外吸收峰在312nm处，若一个荧光激发波长与之相似的荧光团与之共混并以此波长激发时，NPP就会竞争掉部分激发波，导致荧光强度变弱。

碱性磷酸酶(ALP)是广泛分布于人体组织经肝脏向胆外排出的一种酶，能催化核酸分子脱掉5’磷酸基团，也可较精准的作用于含有磷酸基团的类似物质。而有机磷在结构上是一种醇和磷酸或其他有机酸酐磷酸盐化合物的混合物，通常含有三个磷酸酯键。当酶促反应的溶液中含有有机磷农药时，一方面OPs能够竞争掉一部分碱性磷酸酶而被水解，从而降低体系中NPP的水解速度；另一方面能降低ALP的活性而降低NPP的水解速度。

目前尚未研究出能够直接对水体环境中有机磷农药进行荧光检测的碳量子点。故本发明提出了一种新碳量子点和一种基于此碳点以及酶促反应平台实现检测有机磷农药的新方法。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种纤维素基荧光碳量子点和新型的检测方法，碳点在该过程中能够适用于水体环境中有机磷农药的检测，在国家标准的范围内有着良好的响应效果，大大拓宽了碳点作为传感材料的应用范围。另外，本申请还提供该碳点的制备方法和检测平台的构筑，该过程简便易行，原料成本低廉，应用于生产将具有良好的经济效益。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：