[发明专利]三联吡啶基团修饰的石墨烯量子点的制备和应用

说明书

技术领域

本发明属于光化学传感领域，涉及三联吡啶基团修饰的石墨烯量子点的制备方法及其在亚铁离子光谱检测和比色传感等相关领域中的应用。

背景技术

铁是生物体中含量最丰富的过渡金属，在许多生命活动中扮演重要角色。其中亚铁离子更是在氧气运输，DNA合成，电子转移和酶反应等方面起到举足轻重的作用。铁元素含量与生物化学,药理学和毒理学过程息息相关，生物体内铁元素的缺乏或过量都会破坏细胞的内稳态和新陈代谢过程。因此选择性地检测亚铁离子对于人体健康具有十分重要的意义。

光谱法、色谱法、伏安法和电感耦合等离子体质谱都曾用于铁元素的检测，相比之下，基于亚铁离子与特定配体络合的光谱检测法是最简单的，具有检测速度快、环境污染小、灵敏度高、操作简便、成本低等优势，若形成有色配合物，则可以对亚铁离子进行比色传感，实现快速简便的定性和定量检测。因此研究制备用于亚铁离子检测的光化学和比色传感器具有重要的意义[J.P.Desvergne,A.W.Czarnik,Chemosensors of Ion and Molecule Recognition.Dordrecht,Netherlands:Kluwer Academic Publishers,1997]。不过，与Fe³⁺相比，高灵敏度、高选择性光学传感Fe²⁺的报道很少[P.Wu,Y.Li,X.P.Yan,CdTe Quantum Dots(QDs)based kinetic discrimination of Fe²⁺and Fe³⁺,and CdTe QDs-Fenton hybrid system for sensitive photoluminescent detection of Fe²⁺,Anal.Chem.,2009,81(15),6252-6257；Z.Q.Liang,C.X.Wang,J.X.Yang,H.W.Gao,Y.P.Tian,X.T.Tao,M.H.Jiang,A highly selective colorimetric chemosensor for detecting the respective amounts of iron(II)and iron(III)ions in water,New J.Chem.,2007,31,906-910.]，尤其比色传感Fe²⁺极具挑战性[K.Chaiendoo,T.Tuntulani,W.Ngeontae,A highly selective colorimetric sensor for ferrous ion based on polymethylacrylic acid-templated silver nanoclusters,Sensors and Actuators B 207(2015)658–667.]，因为传感可能通过裸眼识别完成，不必借助光学仪器。

有机-无机复合材料是近年来传感器开发的新方向，其中有机分子共价修饰石墨烯量子点形成复合材料在离子传感领域更是一项新突破，形成的复合物在水体系中稳定性高，在生物体系中具有良好的应用前景。我们组曾报道过一种基于纳米二氧化硅亚铁离子比色传感器[J.Jia；H.Y.Zhou；S.Y.Kang；K.Z.Wang,Terpyridyl covalently functionalized silica microsphere for“naked-eye”colorimetric detection of ferrous ion in fully aqueous system,Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects 499(2016)54-59.]，与其相比，石墨烯量子点传感器具有尺寸小，灵敏度高，检测范围大，生物相容性更好等优点。由此可见，研究制备石墨烯量子点亚铁离子比色传感器具有巨大的应用价值。

发明内容

本发明的目的是制备一种2,6-二(2-吡啶基)异烟酸共价修饰石墨烯量子点的复合材料传感器，并用于高灵敏性和高选择性检测水体系中的亚铁离子。传感器的具体结构如下式所示：