多孔荧光碳点水凝胶及其对重金属的吸附和检测性能的研究
基于多孔碳材料对重金属离子吸附性能的研究进展_赵梦奇
第３２卷 第２期Ｖｏｌ．３２ Ｎｏ．２材 料 科 学 与 工 程 学 报Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ总第１４８期Ａｐｒ．２０１４文章编号：１６７３－２８１２（２０１４）０２－０３０１－０６基于多孔碳材料对重金属离子吸附性能的研究进展赵梦奇，司马义·努尔拉，米红宇（石油天然气精细化工教育部重点实验室新疆大学，新疆乌鲁木齐８３００４６） 【摘 要】 重金属污染给生态环境及人类健康带来极大危害，是最重要的世界环境问题之一。
多孔碳材料对重金属离子具有较好的吸附能力，可用于重金属污水的处理。
本文综述了废弃生物质制备碳吸附剂以及掺杂型和聚合物基多孔碳作为新型炭材料，在重金属废水处理中的研究进展，并阐述了其吸附机理以及发展潜力。
掺杂型和聚合物基多孔碳材料作为吸附剂的后起之秀，在废水处理中具有较好的发展潜力，因此，开发环境友好、低成本、高效的新型碳材料吸附剂对治理重金属污染具有重要意义。
【关键词】 多孔碳材料；重金属；吸附中图分类号：ＴＱ４２４文献标识码：ＡＲｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｐｏｒｏｕｓ ＣａｒｂｏｎＭａｔｅｒｉａｌｓ ｔｏ Ｈｅａｖｙ Ｍｅｔａｌ ＩｏｎｓＺＨＡＯ Ｍｅｎｇ－ｑｉ，Ｉｓｍａｙｉｌ Ｎｕｒｕｌｌａ，ＭＩ Ｈｏｎｇ－ｙｕ（Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｏｉｌ ＆Ｇａｓ Ｆｉｎｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，ＸｉｎＪｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｕｒｕｍｑｉ ８３００４，Ｃｈｉｎａ）【Ａｂｓｔｒａｃｔ】 Ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｂｒｉｎｇｓ ａ ｇｒｅａｔ ｈａｒｍ ｔｏ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｈｕｍａｎ ｈｅａｌｔｈ，ｗｈｉｃｈｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ．Ｐｏｒｏｕｓ ｃａｒｂｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｈａｄ ｇｏｏｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｉｏｎｓ，ａｎｄ ｔｈｕｓ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｒｅｍｏｖｅ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｉｎ ｔｈｅｗａｓｔｅｗａｔｅｒ．Ｔｈｉｓ ｒｅｖｉｅｗ ｈａｓ ｏｕｔｌｉｎｅｄ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｐｏｒｏｕｓ ｃａｒｂｏｎ ｔｏ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｉｏｎｓ，ｔｈｅｒｅｃｅｎｔ ａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｏｆ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｐｏｒｏｕｓ ｃａｒｂｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｐｏｌｙｍｅｒ－ｄｅｒｉｖｅｄｃａｒｂｏｎ，ｄｏｐｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｆｒｏｍ ｂｉｏｍａｓｓ ｗａｓｔｅ ｉｎ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｗｉｔｈ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ．Ｐｏｌｙｍｅｒ－ｂａｓｅｄ ａｎｄｄｏｐｅｄ ｐｏｒｏｕｓ ｃａｒｂｏｎｓ ａｓ ｔｈｅ ｕｐ－ａｎｄ－ｃｏｍｉｎｇ ｓｔａｒｓ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ａｄｓｏｒｂｅｎｔ ｈａｖｅ ａ ｇｒｅａｔ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｉｎ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｔｈｕｓ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｆｒｉｅｎｄｌｙ，ｌｏｗ－ｃｏｓｔ，ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｎｅｗ ｃａｒｂｏｎ ａｄｓｏｒｂｅｎｔｓ ｆｏｒｇｏｖｅｒｎｉｎｇ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｉｓ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ．【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ】 ｐｏｒｏｕｓ ｃａｒｂｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ；ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ收稿日期：２０１３－１０－１６；修订日期：２０１４－０１－０８基金项目：新疆维吾尔自治区高校科研计划资助项目（ＸＪＥＤＵ２０１２Ｉ０５），国家自然科学基金资助项目（２１０６３０１３，２１３６３０２３）作者简介：赵梦奇（１９７４－），博士，研究方向：碳素材料。
PVA-碳量子点复合荧光水凝胶的制备及性能研究
PVA-碳量子点复合荧光水凝胶的制备及性能研究马玉林;樊晓慧;毛林韩;崔聪聪;黄巧雨;陈朝霞;张玉红【期刊名称】《湖北大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2024(46)1【摘要】荧光水凝胶因其优异的光学性能、生物相容性等优点受到广泛关注。
本研究通过冻融法,将硅烷碳点(Si-CDs)与聚乙烯醇(PVA)复合,制备了一种具有pH响应性和抗菌活性的聚乙烯醇-碳量子点复合荧光水凝胶(PVA-CDs),表征了PVA-CDs水凝胶的微观结构,并研究了其机械性能、流变性能、吸水性、细胞相容性以及抗菌活性。
实验结果表明,碳量子点的引入,显著改善了水凝胶的力学性能,降低了水凝胶的溶胀比。
在不同的酸碱环境中,掺杂了荧光碳点的PVA-CDs复合水凝胶显示出不同颜色的荧光,证明PVA-CDs复合水凝胶具有优异的pH响应性。
经PVA-CDs复合水凝胶处理的细菌培养板上形成了清晰可见的抑菌圈,表明其有良好的抗菌活性。
此外,所制备的荧光水凝胶材料同时具备pH响应性、抗菌活性和细胞相容性,为开发生物医用材料提供了新的思路和重要理论依据。
【总页数】9页(P77-85)【作者】马玉林;樊晓慧;毛林韩;崔聪聪;黄巧雨;陈朝霞;张玉红【作者单位】有机化工新材料省部共建协同创新中心【正文语种】中文【中图分类】O631【相关文献】1.氧化锌量子点和碳量子点及其复合物的制备与发光性能的研究2.聚乙烯醇/碳量子点复合荧光纤维的制备及检测性能3.单激发双发射近红外荧光碳量子点制备、荧光性能与细胞成像4.聚丙烯酰胺/碳量子点/氧化石墨烯复合水凝胶制备及其性能分析5.碳量子点/聚乙烯醇复合膜的制备及其荧光性能研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
含碳点水凝胶荧光试纸的制备及其对fe^3+的检测
收稿日期:2018-11-20 修回日期:2018-12-11基金项目:国家自然科学基金(N o .51573126) *通讯作者:邱海霞,女,博士,副教授,研究方向为复合材料㊂E -m a i l :2016210129@t j u .e d u .c n 第36卷第1期V o l .36 N o .1分析科学学报J O U R N A LO FA N A L Y T I C A LS C I E N C E 2020年2月F e b .2020D O I :10.13526/j .i s s n .1006-6144.2020.01.006含碳点水凝胶荧光试纸的制备及其对F e3+的检测赵霄向,吴永利,高建平,刘 宇,邱海霞*(天津大学理学院化学系,天津300350)摘 要:本文以柠檬酸三铵和磷酸三钠为原料,采用微波辅助溶剂热法制备碳点(C D s )㊂采用离子交联方法将C D s 负载在海藻酸钠水凝胶中,得到了可用于检测金属离子的荧光试纸C D s -G e l ㊂C D s -G e l 发射的荧光强度与C D s 含量有关,当C D s 含量为3%时,其荧光强度最大㊂C D s -G e l 试纸检测F e 3+时,其荧光强度会随着F e 3+溶液浓度的增加而降低,并发生明显的荧光猝灭现象㊂不同C D s 含量的试纸检测F e 3+浓度的下限不同,最低为10μm o l /L ㊂使用过的C D s -G e l 试纸经处理可以基本上恢复到原来的荧光强度,因此该C D s -G e l 荧光试纸可以重复再利用㊂这种方法可作为F e 3+的现场和半定量分析技术㊂关键词:水凝胶;碳点;荧光;F e 3+检测中图分类号:O 657.39 文献标识码:A 文章编号:1006-6144(2020)01-033-04碳量子点(C a r b o nD o t s ,C D s )是一类新型的荧光纳米碳材料[1]㊂与半导体量子点相比,C D s 具有超强的化学惰性[2]㊁低细胞毒性[3]以及良好的生物相容性[4]等㊂C D s 已被广泛应用于生物成像和光催化领域[5-7]㊂然而,C D s 作为传感探针用于各种检测体系时,其荧光强度会受到许多方面的影响,例如样品基质的光散射㊁环境条件等,这会给检测的精确性以及重复性带来困难㊂此外,C D s 通常需要与目标样品混合才能进行检测,这使得C D s 传感探针不适用于现场检测㊂然而当C D s 固定在水凝胶中时[8],由样品引起的与分析物无关的效应会最小化[9,10],便能够实现现场㊁快速和准确的检测金属离子㊂海藻酸钠(S A )是天然多糖聚合物,具有无毒性㊁生物相容性和生物可降解性等优点,与C a2+交联后能形成绿色㊁环保以及无污染的水凝胶,因此常常被作为聚合物基质载体㊂本实验使用柠檬酸三铵和N a 3P O 4制备了具有荧光特性的C D s ,并将其负载在海藻酸钠水凝胶(G e l )中形成荧光试纸,研究其在F e 3+检测方面的应用㊂结果显示,本实验所制备的荧光试纸可对F e 3+进行现场和半定量分析㊂1 实验部分1.1 仪器与试剂T E C N A IG 2F 20型场发射透射电镜(荷兰,P h i l i p s 公司);B D X 3300型X 射线衍射仪(北大青鸟仪器设备公司);F -97型荧光分光光度计(上海棱光技术有限公司)㊂柠檬酸三铵㊁海藻酸钠(S A ,天津市杰尔正化工贸易有限公司),N a 3P O 4㊁E D T A ㊁C a C l 2㊁F e (N O 3)3(天津江天化工技术有限公司)㊂实验中所用的试剂均为分析纯㊂实验用水为去离子水㊂1.2 C D s 的制备称取1g N a 3P O 4和5g 柠檬酸三铵于50m L 烧杯中,加入10m L 去离子水并搅拌至全部溶解,放置于微波炉中加热140s ,即生成大量棕黄色固体粉末㊂将该粉末溶于100m L 乙醇中,离心去除部分杂质,然后用离子交换树脂进一步纯化,将纯化后的C D s 烘干后,储存备用㊂第1期赵霄向等:含碳点水凝胶荧光试纸的制备及其对F e 3+的检测第36卷1.3 C D s -G e l 的制备称取0.4g 海藻酸钠(S A )于50m L 烧杯中,加入20m L 去离子水,搅拌溶解后加入C D s,待混合均匀后,将溶液放置于模具中烘干㊂在模具中加入0.1m o l /L 的C a C l 2溶液交联约20m i n 后取出,将样品裁成5c mˑ1c m 的条形试纸,保存备用㊂将C D s 含量分别为1%㊁3%㊁5%和7%(相对于S A )的试纸分别记为C D s -G e l -1㊁C D s -G e l -3㊁C D s -G e l -5和C D s -G e l -7㊂2 结果与讨论2.1 C D s -G e l 的表征采用透射电镜(T E M )和X 射线衍射(X R D )对C D s -G e l 进行表征㊂图1是C D s -G e l -3的T E M 图像㊂从图中可以看出C D s 均匀分散在G e l 中,且其直径大约在3~8n m 之间㊂图2显示了S A ㊁C D s ㊁G e l 和C D s -G e l -3的X R D 图㊂S A 在2θ=13.5ʎ处的衍射峰是S A 中水合晶体结构的典型特征峰㊂与C a 2+交联形成G e l 后,峰的强度明显减弱㊂C D s 在2θ=21.9ʎ处有较宽的衍射峰㊂当S A 与C D s 形成C D s -G e l -3时,G e l 的特征峰没有发生较大的改变㊂这证明了C D s 添加至G e l 中时,没有影响原有物质的结晶度㊂图1 C D s -G e l -3的透射电镜(T E M )图像F i g .1 T E Mi m a g e o fC D s -G e l -3图2 S A (a )㊁C D s (b )㊁G e l (c )和C D s -G e l -3(d)的X 射线衍射(X R D )图F i g .2 X R D p a t t e r n so fS A (a ),C D s (b ),G e l (c )a n d C D s -G e l -3(d)2.2 C D s 和C D s -G e l 的荧光特性配制浓度为1g /L 的C D s 溶液,测定其荧光强度㊂以20n m 的增量将激发波长从370n m 增加到470n m ㊂从图3(A )中可以观察到,C D s 的发射波长随着激发波长的增加而增加,但荧光强度显著降低㊂这是由于C D s 的尺寸不同,以及C D s 表面上各种有机基团导致的C D s 表面状态分布的变化[11]㊂在370n m 下C D s 的荧光发射峰强度最大,因此选用370n m 作为激发波长㊂图3(B )是C D s -G e l 的荧光光谱,表示了C D s 含量的变化对荧光发射强度的影响㊂随着C D s 含量的增加,C D s -G e l 的荧光强度增加,其中C D s -G e l -3表现出最强的荧光发射强度㊂然而,当C D s 含量继续增加时,C D s -G e l -5和C D s -G e l -7的荧光强度依次降低,这可能与C D s 纳米颗粒本身的自猝灭有关[12]㊂图3 (A )不同激发波长下C D s 的荧光光谱;(B )370n m 激发波长下C D s 含量不同时C D s -G e l 的荧光光谱F i g .3 (A )F l u o r e s c e n c e s p e c t r a o f C D s u n d e r d i f f e r e n t e x c i t a t i o nw a v e l e n g t h ;(B )F l u o r e s c e n c e s p e c t r a o f C D s -G e l w i t h d i f f e r e n t C D s c o n t e n t s a t 370n me x c i t a t i o nw a v e l e n gt h第1期分析科学学报第36卷图4 不同浓度的F e 3+溶液中C D s -G e l -3的荧光光谱F i g .4 F l u o r e s c e n c e s p e c t r a o f C D -G e l -3i nF e 3+s o -l u t i o n sw i t hd i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n 2.3 C D s -G e l 用于F e3+的检测为了评估C D s -G e l 定量检测F e 3+的效果,将C D s -G e l -3浸入不同浓度的F e 3+溶液中,测量其荧光强度㊂由图4可以看出,C D s -G e l -3的荧光强度随着F e 3+浓度的增加而降低,这是因为F e 3+可以和C D s 上的羟基发生配位作用[13],使得C D s -G e l -3的荧光猝灭㊂2.4 F e3+的半定量测定所研发的C D s -G e l 检测试纸可以进行半定量分析,方便㊁快速地检测F e 3+㊂图5(A )是不同C D s 含量的试纸在紫外灯下发出蓝色荧光的照片㊂将试纸分别浸入到不同浓度的F e 3+溶液中10s ,取出用吹风机快速吹干,用同样的紫外灯照射,可以看到蓝色荧光猝灭(图5(B ))㊂经过大量实验测试发现,不同浓度的F e 3+溶液可以使含有不同C D s 含量的试纸荧光猝灭,实验所制备的试纸C D s -G e l -1㊁C D s -G e l -3㊁C D s -G e l -5㊁C D s -G e l -7所对应的F e 3+溶液浓度的最低下限分别为10㊁200㊁800和2.0ˑ103μm o l /L ㊂C D s -G e l 试纸具有高选择性㊁低成本㊁方便携带和易于使用等特点㊂图5 不同C D s 含量的试纸(A )和分别浸入不同浓度F e 3+溶液中(B )后的荧光图F i g .5 F l u o r e s c e n t p h o t o o f t e s t p a p e r sw i t hv a r i o u sC D s c o n t e n t s (A )a n d a f t e r i m m e r s e d i nF e 3+s o l u t i o n i nd i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n s (B)图6 不同处理下C D s -G e l 的荧光光谱F i g .6 F l u o r e s c e n c e s p e c t r ao fC D s -G e l u n d e rd i f -f e r e n t t r e a t m e n t s2.5 C D s -G e l 的稳定性为了研究试纸的稳定性,进行了荧光恢复实验㊂如图6所示,C D s -G e l 没有浸入F e 3+溶液前发射出较强的荧光,浸入到50μm o l /L 的F e 3+溶液中后,C D s -G e l 发射的荧光强度急剧下降㊂将浸入到F e 3+溶液中的C D s -G e l 放入到E D T A 溶液中后,C D s -G e l 发射的荧光强度基本得以恢复㊂这是因为E D T A 是一种络合剂,可以和F e 3+形成更稳定的络合物,释放出C D s ㊂表明C D s -G e l 可以重复检测F e 3+㊂当试纸重复使用3次时,荧光恢复能力减弱㊂这有可能是在重复测试过程中,少量的C D s 溶解于水溶液中所导致的㊂3 结论将C D s 负载在海藻酸钠中制成荧光试纸C D s -G e l ,该水凝胶对F e 3+具有很高的选择性㊂并且经E D -T A 溶液处理后,水凝胶的荧光强度可以恢复,说明它可以重复用于测定溶液中F e 3+㊂制成的C D s -G e l 荧光试纸为F e 3+的现场分析和半定量检测提供了一个简单的方法㊂参考文献:[1] G O N G H ,L IXB ,L ÜJ J ,e t a l .J o u r n a l o fA n a l y t i c a l S c i e n c e (弓辉,李雪冰,吕俊杰等.分析科学学报),2018,34(5):633.第1期赵霄向等:含碳点水凝胶荧光试纸的制备及其对F e3+的检测第36卷[2] Q U P,WU G H,Q U H H,e t a l.J o u r n a l o fA n a l y t i c a l S c i e n c e(瞿鹏,武冠辉,瞿昊宏等.分析科学学报),2015,31(4):513.[3] T A N G R,L IC,Y EZQ,e t a l.J o u r n a l o fA n a l y t i c a l S c i e n c e(唐荣,李琛,叶志强等.分析科学学报),2015,31(1):6.[4] Z HA N G Y,L IM,J I A N GJ J,e t a l.J o u r n a l o fA n a l y t i c a l S c i e n c e(张彦,李敏,姜晶晶等.分析科学学报),2017,33(1):135.[5] Z h a n g H,Z h a oLX,G e n g FL,G u oL H,W a nB,Y a n g Y.A p p l C a t a l B,2015,180:656.[6] X u JY,Z h o uY,C h e n g GF,D o n g M T,L i uSX,H u a n g CB.L u m i n e s c e n c e,2015,30(4):411.[7] L e eA G,A r e n aCP,B e e b eDJ,P a l e c e kSP.B i o m a c r o m o l e c u l e s,2010,11(12):3316.[8] G o g o iN,B a r o o a h M,M a j u m d a rG,C h o w d h u r y D.A C SA p p 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o t h e r m a lm e t h o db y u s i n g t r i a m m o n i u m c i t r a t ea n dt r i s o d i u m p h o s p h a t e.T h ea s-p r e p a r e d C D s w e r el o a d e di n t oa l g i n a t e h y d r o g e lw h i c hw a s p r e p a r e d t h r o u g h i o n c r o s s l i n k i n g a n d t h e n t h e f l u o r e s c e n t h y d r o g e l t e s t s t r i p sC D s-G e lw e r eo b t a i n e d.T h ee m i t t e df l u o r e s c e n c ei n t e n s i t y d e p e n d e n to nt h ec o n t e n t so fC D si n C D s-G e l r e a c h e d t o t h eh i g h e s tw h e nC D s c o n t e n tw a s3%.W h e nC D s-G e lw a su s e d t od e t e c tF e3+,t h eC D s-G e l f l u o r e s c e n c e i n t e n s i t y d e c r e a s e da st h eF e3+c o n c e n t r a t i o ni n c r e a s e d,a l o n g w i t ho b v i o u sf l u o r e s c e n c e q u e n c h i n g.T h e d e t e c t i o n l i m i t o f F e3+w a s d i f f e r e n t b y C D s-G e l t e s t s t r i p s i n d i f f e r e n t C D s c o n t e n t s,a n d t h e l o w e s tw a s10μm o l/L.T h ef l u o r e s c e n c ei n t e n s i t y o ft h et e s ts t r i p sa f t e ru s i n g c o u l db ea l m o s t r e s t o r e d t ot h e i ro r i g i n a l,t h u st h eC D s-G e l t e s ts t r i p s w e r es u p p o s e dt ob er e u s e d.T h i st e c h n o l o g y b r i n g s g r e a t c o n v e n i e n c e t o t h eF e3+a n a l y s i s a n d s e m i-q u a n t i t a t i v e t e s t i n g.K e y w o r d s:H y d r o g e l;C a r b o nd o t s;F l u o r e s c e n c e;F e3+d e t e c t i o n。
碳量子点荧光材料的制备及其对金属离子检测的应用研究进展
碳量子点荧光材料的制备及其对金属离子检测的应用研究进展肖秀婵; 秦淼; 李强林; 任亚琦; 周筝【期刊名称】《《功能材料》》【年(卷),期】2019(050)009【总页数】6页(P63-68)【关键词】碳量子点; 制备方法; 金属离子检测; 应用领域【作者】肖秀婵; 秦淼; 李强林; 任亚琦; 周筝【作者单位】成都工业学院智慧环保大数据中心成都 611730【正文语种】中文【中图分类】X8320引言重金属污染已成为全球性环境问题之一，对人类健康造成不可逆转性的损害。
重金属具有分布广泛、形态多样、降解难、毒性高等特点，可以通过各种形式进入到土壤、空气和水体中，最终通过食物链或者直接接触的方式进入人体，并在体内累积，导致生物体内的蛋白质结构发生不可逆的改变，影响组织细胞功能，进而引发各种疾病[1]。
随着人们健康意识和环保意识的增强，重金属检测技术的研究越来越受到重视。
目前已有多种检测方法可以实现灵敏的重金属离子检测，如原子吸收光谱法、原子荧光发射法、电感耦合等离子质谱法和荧光探针法等，可用于微量或痕量重金属离子的测定[2-4]，但受限于检测过程繁琐、运行费用高、不易携带且需要经过专门训练的人员操作等缺点，这些技术难以满足日益增长的现场监测和在线分析等需求。
因此，开发快速、灵敏、准确的重金属分析方法，对于保护环境和提高人类的生存质量均具有重要意义。
碳量子点(carbon quantum dots, CQDs)是由分散的类球状碳颗粒组成，尺寸极小(在10 nm以下)，具有荧光性质的新型纳米碳材料[5]。
自从2004年美国南卡罗莱纳大学的Xu等[6]在制备单壁碳纳米管(SWCNTs)时，首次发现了可以放出明亮荧光的碳量子，随后2006年Sun等[7]通过激光烧蚀石墨粉和水泥获得荧光碳点，近年来吸引了越来越多的科学家广泛关注。
碳量子点具有极小的尺寸、优良的水溶性、化学稳定性、低毒性、良好的生物相容性、低廉的成本、较强的[1]量子限域效应、稳定的荧光性能等一系列优异性能，在生物成像、有机物分析和光催化等多个领域具有潜在的应用前景，因此具有巨大的研究价值[8-9]。
一种利用水凝胶吸附水体重金属的方法[发明专利]
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专利名称：一种利用水凝胶吸附水体重金属的方法专利类型：发明专利
发明人：樊李红,李亚
申请号：CN201610749867.6
申请日：20160827
公开号：CN106430395A
公开日：
20170222
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于高分子化学材料领域，具体涉及了一种利用水凝胶吸附水体重金属的方法。
所述方法包括：(1)水凝胶的制备：将氧化羧甲基淀粉钠溶液与羧甲基壳聚糖溶液混合，充分搅拌、静置后得到水凝胶；所得水凝胶经水洗、干燥后备用；(2)干燥后的水凝胶投加到含重金属废水中，在一定条件下使水凝胶完成对水体重金属的充分吸附。
本发明中所述水凝胶对铜离子、镍离子的吸附过程符合单分子层吸附模型和准二级吸附动力学；对铜离子的最大吸附量为158mg/g；对镍离子的吸附量为298.4mg/g；吸附完成后，将水凝胶置于1mol/L的硝酸溶液中脱附再生，再生后的水凝胶可循环使用。
申请人：武汉理工大学
地址：430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路122号
国籍：CN
代理机构：湖北武汉永嘉专利代理有限公司
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多孔阳离子凝胶的制备及其吸附性能研究
多孔阳离子凝胶的制备及其吸附性能研究詹海燕;方润;江逸;季莹莹;王润奇【摘要】以丙酮、甲醛和三乙烯四胺为单体,碳酸钙为致孔剂,通过溶液缩聚法合成了多孔阳离子凝胶材料.使用IR、NMR和SEM等手段对多孔凝胶进行表征,研究了多孔凝胶对水中阴离子染料氨基黑10B的吸附行为.结果表明,多孔凝胶与纯阳离子凝胶分子结构相似,含有数量众多的极性官能团,其对氨基黑的吸附是基于分子间静电引力和氢键的共同作用并具有渗透吸附特性.孔洞结构的引入加快了多孔凝胶的渗透吸附速率但对其平衡吸附容量无明显影响.当碳酸钙用量为2 g时,多孔凝胶达到吸附平衡所需时间从纯阳离子凝胶的540 min缩短到120 min,对氨基黑的饱和吸附量可达1398.6 mg·g-1.【期刊名称】《闽江学院学报》【年(卷),期】2019(040)002【总页数】8页(P101-108)【关键词】多孔凝胶;阳离子凝胶;吸附【作者】詹海燕;方润;江逸;季莹莹;王润奇【作者单位】闽江学院海洋学院,福建福州350108;闽江学院海洋学院,福建福州350108;闽江学院绿色染整福建省高校工程研究中心,福建福州350108;闽江学院海洋学院,福建福州350108;闽江学院海洋学院,福建福州350108;闽江学院海洋学院,福建福州350108【正文语种】中文【中图分类】O633近年来，具有靓丽色彩和高色牢度的各类新型合成染料得到了日益广泛的应用。
然而，含有这些染料的印染废水却具有组成复杂、难以降解、可生化性差等特点，处理难度较大。
目前针对印染废水中的合成染料多采用物化-生化相结合的多级处理工艺，其中常规的物化处理手段主要包括电化学法、膜分离法、催化降解法和吸附法等[1]。
吸附法因具有操作简便、适应性强等优点而成为印染废水处理的重要手段，因此具有良好吸附能力的新型吸附材料的开发和应用成为相关领域的研究热点。
水凝胶是一种具有三维网状结构的功能高分子材料，可在水中溶胀但不会溶解。
水凝胶吸附法去除水中重金属离子研究综述
（１．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆＧｅｏｈａｚａｒｄ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ Ｇｅｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｐ ｒｏｔｅｃｔｉｏｎ， Ｃｈｅｎｇｄｕ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００５９，Ｃｈｉｎａ；２．ＦａｃｕｌｔｙｏｆＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，
近年 来 ．我 国 “血铅 超标 ”、“砷 中毒 ”、“镉 大米 ” 等重 金 属污 染 事件 频发 引 起 了全 社 会 的广 泛关 注 仅 近 ５年 ．发 生 的特大 重金属 污染 事件 就多 达 ３０多 起 ．呈 高发态 势 ．在社会 上造 成 了恶劣 的影 响 。重 金 属 污染 已成 为关 系到人 类健康 和生存 的重 大环境 问 题 ．对 环境 和公众 健康 构成 了严重 威胁 …。面对 当前 日益 严 峻 的重金 属 污染 形 势 ．国内外 学 者对 重 金 属 污 染 防治技术 开展 了大 量 的研 究工 作 。在基础 理论 、
［关 键 词 ］ 水凝 胶 ；重金 属 ；吸 附 ；生 物 质 ［中 图分 类 号 ］ｘ７０３ ［文 献 标 识码 ］Ａ ［文 章 编 号 ］ １００５—８２９Ｘ（２０１６）０５—０００１—０４
Ｒｅｖｉｅｗ ｏｎ ｒｅｍｏｖａＩ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａＩｉｏｎｓ ｆｒＯｍ ａｑｕｅｏｕｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｂｙ ｈｙｄｒｏｇｅｌ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ
Ｔｈｅ Ｈｏｎｇ Ｋｏｎｇ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｏｎｇ Ｋｏｎｇ ９９９０７７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｙｄｒｏｇｅｌ ｉｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｈｉｇｈ ｐｏｌｙｍｅｒ ｍａｔｅｒ ｉａｌ ｗｉｔｈ ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｆａｖｏｒｅｄ ｂｙ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ ｉｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｆ ｉｅｌｄ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｉｔｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｓｔｒｏｎｇ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ， ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ—ｆｒ ｉｅｎｄｌｙ，ｈａｖｉｎｇ ａ ｓｐｅｃｉｆ ｉｃ ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｅｔｃ．Ｒｅｃｎｔｌｙ，ａｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｎｏｖｅｌ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ａｄｓｏｒｂｉｎｇ ｍａｔｅｒ ｉａｌ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｆｉｅｌｄｓ，ｉｔ ｈａｓ ｗｏｎ ｓｐｅｃｉａｌ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｒｅｍａｒｋａｂｌｅ ｐｒｏｇｒｅｓｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒ ｅｓｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ ｈｙｄｒｏｇｅｌｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｃｈｉｔｏｓａｎ，ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ，ａｎｄ ｎａｔｕｒａｌ ｇ ｒａｆｔｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ａｄｓｏｒｐ ｔｉｖｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ａｒｅ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ｒｅｖｉｅｗｅｄ ａｎｄ ｓｕｍｍａｒ ｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｂｏｔｈ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｉｔｓ ｆｕｔｕｒｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｅｍｐｈａｓｉｓ ａｎｄ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ ａｙｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒｏｇｅｌ；ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ；ａｄｓｏｒｐ ｔｉｏｎ；ｂｉｏｍａｓｓ
一种用于重金属离子吸附和检测的复合水凝胶的制备方法[发明专利]
![一种用于重金属离子吸附和检测的复合水凝胶的制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/d06d142089eb172dec63b72a.png)
专利名称：一种用于重金属离子吸附和检测的复合水凝胶的制备方法
专利类型：发明专利
发明人：赵义平,文梦娟,姜文哲
申请号：CN201811293892.3
申请日：20161207
公开号：CN109289789A
公开日：
20190201
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种用于重金属离子吸附和检测的复合水凝胶的制备方法，属于高分子材料领域。
本发明产品其特征在于既可以有效地对水中的重金属离子进行定性检测，又可吸附水中的重金属离子。
本发明产品对废水中低浓度镍、铬、铅、汞等重金属离子的吸附去除率均达到90％以上。
本发明产品制备不需要特殊设备、工业化实施容易，产品成本不高。
本发明所述复合凝胶产品吸附重金属离子后，可通过清洗液清洗高效回收吸附的重金属离子，可一次性洗脱掉95％以上所吸附的重金属离子，凝胶可以重复使用。
申请人：天津市金鳞水处理科技有限公司
地址：300400 天津市北辰区津保高速公路王秦庄段西侧
国籍：CN
代理机构：北京瑞盛铭杰知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：张红
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碳量子点在重金属离子检测中的应用专利技术综述
在 VEN、CNABS 等数据库中采用碳量子点、重金属 离 子 、检 测 等 关 键 词 结 合 C09K11、B82Y、C01B31、 G01N21 等分类号进行检索，得到专利申请 334 项，以此
对碳量子点在重金属离子检测的应用的专利申请情况、 申请人、法律状态进行了分析。
2.1 专利申请趋势分析 图 1 显示，2012 年以前未有相关专利申请，2012 年以 后年申请量逐渐增长（发明专利存在公开滞后期，2020 年 的专利申请处于未公开状态）。但总体来说，碳量子点在 金属离子检测的应用还处于探索阶段，相关专利申请的 数量并不多。 2.2 专利申请人来源分析 从图 2 可以看出，碳量子点在金属离子检测的应用 的专利申请的申请人主要来源于科研院校，其占比 88%， 而公司、个人等其他机构仅占比 12%。由此可见，碳量子 点在金属离子检测的应用更多处于研究阶段。 2.3 专利申请法律状态分析 各法律状态申请占比为：授权 31.11%（有效 27.49%+ 失效 3.62%）、驳回 4.23%、撤回 5.14%、在审 59.52%。由
CN104312582A 采用柠檬酸钠作为碳源和硫代硫酸 钠作为硫源，通过水热法制备了硫掺杂碳量子点，其可应 用于 Fe3+的检测，在生物检测和污水处理等方面也具有 广阔的应用前景。
CN108329911A 以将间苯二胺和二乙烯三胺五甲叉
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第 09 期
碳量子点在重金属离子检测中的应用专利技术综述
·139·
膦酸为原料，以甲醇为溶剂，通过溶剂热法制备了氮磷掺 杂的碳量子点，制得的碳量子点的荧光产率高达 32％，能 够选择性地检测 Fe3+，最低检测限达 1.1×10 7mol·L 1。
荧光碳点在重金属离子检测方面的应用
第47卷第7期2019年4月广 州 化 工Guangzhou Chemical Industry Vol.47No.7 Apr.2019荧光碳点在重金属离子检测方面的应用李焕焕(天津工业大学材料科学与工程学院,天津 300387)摘 要:重金属离子污染日趋严重,极大地危害了人类的身体健康,如何有效的检测重金属离子成为治理污水的当务之急㊂荧光碳点作为一种新型的碳纳米材料,具有荧光性质稳定㊁荧光强度高㊁低毒性和生物相容性好等特性,在检测重金属离子研究领域引起了极大的研究兴趣㊂本文综述了荧光碳纳米颗粒在荧光检测Hg2+㊁Cu2+㊁Fe3+以及其他金属离子上的最新进展,并对荧光碳点的研究趋势和未来前景进行了展望㊂关键词:荧光碳点;重金属离子;检测 中图分类号:O657.3 文献标志码:A文章编号:1001-9677(2019)07-0041-03 Application of Fluorescent Carbon Dots in Detection of Heavy Metal IonsLI Huan-huan(Tianjin Polytechnic University,School of Materials Science and Engineering,Tianjin300387,China)Abstract:The pollution of heavy metal ions is becoming more and more serious,which greatly harms human health, how to effectively detect heavy metal ions has become a top priority for treating sewage.As a new kind of fluorescent carbon nanomaterials,fluorescent carbon dots(CDs)have attracted considerable research interest in detecting heavy metal ions due to stable fluorescence,high fluorescence intensity,low toxicity and good biocompatibility.The recent advances of CDs in the fluorescent detection of Hg2+,Cu2+,Fe3+and other metal ions were reviewed,and the research trends and future prospects of fluorescent CDs were discussed.Key words:fluorescent carbon dots;heavy metal ions;detection近年来随着我国工业化进程加快,重金属离子的污染越来越严重,并且重金属离子极易通过食物链富集,最终危害人体健康[1],因此重金属离子污染的治理刻不容缓㊂其中,在污染防治中,首先要实现对重金属离子的快速有效检测㊂研究者已经开发出了许多检测金属离子的方法,包括光学法㊁毛细管电泳法㊁电化学法㊁原子吸收光谱法㊁电感耦合等离子质谱分析法等㊂然而,这些方法中的大多数都有局限性,比如复杂的处理㊁高成本的检测和耗时的操作[2]㊂因此,需要寻找一种操作简单且低成本的金属离子检测方法㊂作为一种新型的碳纳米材料,荧光碳点由于其独特的性质而受到科学家的强烈关注㊂1 荧光碳点的简介碳点(Carbon Dots,CDs)是一类粒径尺寸小于10纳米的新型荧光碳纳米材料㊂2004年,美国南卡罗莱纳大学Scrivens 等[3]从单壁碳纳米管的纯化中意外分离出具有荧光的碳纳米材料㊂2006年,美国克莱姆森大学Sun等[4]采用激光刻蚀法制备并钝化修饰后得到了具有荧光的碳纳米材料,首次将其命名为CDs㊂碳点的粒径尺寸一般只有几个纳米,具有很大的比表面积,由于其具有优异的水分散性㊁化学和光稳定性㊁无毒性㊁低成本,易于表面官能化和优异的光学性能,荧光碳点逐渐成为碳纳米材料家族中冉冉升起的一颗新星㊂与传统的有机荧光染料以及金属半导体量子点相比,荧光碳点具有低毒性㊁良好的生物相容性㊁荧光强度高㊁荧光稳定性好等特点,被广泛应用到金属离子和阴离子检测㊁有机小分子及生物分子检测等方面的研究[5]㊂碳点作为新型金属离子荧光探针,其容易被电子受体高效淬灭,据此可有效检测重金属离子,并在一定范围内进行重金属离子浓度的痕量分析㊂2 金属离子检测2.1 汞离子汞离子是最具毒性的金属离子之一,由于其对人类健康和环境具有极其有害的影响而受到了很大的关注㊂汞是一种剧烈的神经毒素,长期暴露于含有高浓度汞的环境中会对大脑㊁神经系统和免疫系统造成伤害㊂因此,对Hg2+的敏感性和选择性检测对于环境㊁分析和生物医学的应用非常重要㊂至今为止,已经有许多技术和方法应用于在各种真实的样本中监控Hg2+的含量㊂由于其简单易行㊁操作方便,使用荧光方法检测Hg2+引起了广泛的兴趣㊂作为一种荧光纳米材料,许多荧光碳点被用于在水溶液中检测Hg2+㊂Iqbalde等[6]通过使用作为碳源的无水柠檬酸和三聚氰胺作为氮源的表面钝化反应而不使用任何酸,碱,有机溶剂或金属离子,通过固态方法一步合成得到了高量子产率(40%±0.06)的氮掺杂碳点(N-CDs)㊂当在360nm激发时,N-CDs的发射光谱在440nm处显示出强峰,在检测中,由于强静电相互作用和N之间的电子转移,仅Hg(Ⅱ)可以容易地淬灭N-CDs的光致发光(PL),对Hg(Ⅱ)检测限低至20nM㊂赋予所得的N-42 广 州 化 工2019年4月CDs具有激发依赖性PL特性,具有相对高的灵敏度和选择性,用于在水性介质㊁环境和生物传感应用中检测Hg(Ⅱ)㊂Zhang等[7]使用凹凸棒土(ATP)和氯化镧(LaCl3㊃2H2O)作为原料,通过水热法制备一种La-CQDs型多功能碳量子点㊂La-CQDs直径为(4.3±0.3)nm,具有良好的分散性并表现出优异的发射性性质和高稳定性,以及与激发相关的发射行为350/ 460nm处的典型激发/发射峰㊂它们还可用作有效的荧光探针,用于水溶液中汞离子的猝灭测定,检测限为0.1μM㊂Yan等[8]使用己二酸和柠檬酸三铵,通过一锅水热处理,合成一种水溶性光致发光碳点(CDs)的新方法㊂CDs的激发/发射最大值为340/440nm,量子产率为0.13,并且显示出用于测定Hg(Ⅱ)的可行的荧光探针㊂在4~18μM汞离子浓度范围内具有良好的线性关系,检测限低至2.47μM㊂将CDs应用于Hg(Ⅱ)的细胞内感测和成像,其中它们显示出低毒性㊂2.2 铜离子铜是人体必需的微量元素,Cu2+常见于天然水中㊂然而,它在高浓度时是有毒的,会造成肝脏或肾脏损伤㊂此外,许多脑部疾病,如阿尔茨海默病,帕金森氏病,都与铜有关㊂因此,检测Cu2+对人体健康具有相当重要的意义㊂在许多检测Cu2+的方法中,荧光技术因其简单和高灵敏性而受到欢迎㊂近几年来,基于荧光CDs的Cu2+纳米传感器得到了飞速发展㊂Kumari等[9]将废聚烯烃热解获得的残余物,通过简单的一步水热法与超声辅助化学氧化法,制备了强绿色可见的荧光碳量子点(CQDs)㊂CQDs在水溶液中具有高稳定性,表现出强荧光,量子产率为4.84%,使用CQDs作为用于Cu2+离子检测的荧光传感器㊂结果表明合成的CQDs对Cu2+离子具有良好的选择性和灵敏度,检出限(LOD)为6.33nM,线性检测范围为1~8.00μM,这些CQDs还显示了它们用于分析真实水样的效用㊂Wang等[10]采用聚乙烯亚胺(PEI)通过简单的微波合成路线制备了荧光CDs,并将其用于细胞中Cu2+的检测㊂在这项工作中,Cu2+被碳点(CDs)表面的氨基捕获形成复合物,通过非辐射电子转移过程产生CDs的强荧光猝灭,这为Cu2+检测提供了快速㊁可视和选择性的方法,且对Cu2+表现出宽的响应浓度范围(0.01~2μM),检测限为6.7nM㊂Beiraghi等[11]通过碳点(CDs)存在下还原AgNO3成功地制备了碳点修饰的银纳米颗粒(CDs-Ag NPs)㊂CDs-Ag NPs的水分散体在430nm处显示出强表面等离子体共振(SPR)吸收带㊂基于CDs的官能团与Cu2+的强相互作用,开发了一种简单㊁灵敏㊁选择性的Cu2+传感器,研究了影响Cu2+检测的主要因素,包括pH㊁CDs浓度㊁离子强度和相互作用时间,进行了优化,以找出测定Cu2+的最佳条件㊂在最佳条件下,在0.3~8μM范围内与Cu2+浓度呈线性关系,并获得0.037μM的检测限㊂2.3 铁离子Fe3+是生物体中一种重要的金属离子,并且在氧摄取㊁氧代谢和电子转移中起到至关重要的作用㊂Fe3+对于大多数生物体是必不可少的,并且其缺乏和超负荷都会诱发各种生物学障碍㊂例如,Fe3+缺乏会导致贫血,过量会导致肝脏和肾脏受损㊂因此,高敏感性的检测Fe3+对人体健康非常重要㊂目前,许多荧光碳点已经用于通过荧光淬灭机理来检测Fe3+㊂Atchudan等[12]利用酸性叶下珠和氨水分别作为碳源和氮源,使用简便㊁经济和一步水热法合成高度耐用的氮掺杂荧光碳点(FNCDs)㊂合成的FNCDs具有(4.5±1)nm的平均尺寸,并且在365nm的激发波长的UV光照射下显示出明亮的蓝色荧光㊂在350nm的激发波长下具有14%的量子产率(QY),在420nm具有最大发射,具有高QY的FNCDs可用作检测Fe3+的有效荧光探针,浓度范围为2~25μM,检出限为0.9μM㊂Xie等[13]开发了一种方便的开关荧光探针,通过使用高度发光离子液体功能化的碳量子点(CQDs)灵敏度和选择性检测的铁离子(Fe3+),该量子点通过使用柠檬酸和1-氨基丙基-3-甲基咪唑鎓一步水热处理制备㊂通过测量CQDs溶液中各种浓度的Fe3+的荧光(FL)强度来检测CQDs对Fe3+的敏感性,并通过添加不同的金属离子来检测CQDs对Fe3+的选择性㊂结果表明,在0~300μM(R2=0.99)范围内,CQDs的FL强度对Fe3+浓度呈良好的线性响应,检出限为13.6μM㊂Wang等[14]通过水热法处理间苯二胺㊁乙醇和氨的混合溶液,制备了发射多色的荧光碳点(CDs)㊂通过为不同的金属离子分配发射不同颜色的碳点来同时检测Fe3+和Cu2+离子㊂它们的光致发光(PL)随着浓度的降低逐渐形成三个最强的峰,这些最强的PL峰对Fe3+和Cu2+表现出不同的响应模式,具有高选择性和灵敏度㊂因此,浓度调制的多色荧光碳点可用于多模态感测㊂2.4 其他离子除上述之外,荧光碳点也被广泛用于检测其他重金属离子,如Pb2+,Ag+,Cr6+,Mn2+和Sn2+㊂已经报道了基于由Cr6+的吸收带与荧光碳点的发射和激发带的重叠引起的内部滤光片效应的Cr6+荧光淬灭探针,其线性范围为0.01~50μM[15]㊂由柴油烟灰氧化制备的荧光碳点已被用作线性范围为2~10μM 的Mn2+荧光淬灭探针[16]㊂已经利用牛血清蛋白的直接酸水解来制备用于由导带中的激发电子重组至价带孔中的荧光淬灭机理检测Pb2+的荧光碳点㊂传感探头的动态范围高达6.0mM, LOD为5.05μM[17]㊂3 结 语目前,荧光碳点在检测金属离子方面显示出很大的潜力,但是在实际样品检测方面需要进一步的研究㊂首先,碳点的荧光容易受到矿物质㊁有机物和细菌等检测介质的影响,造成荧光强度波动,仍需要进一步提高CDs的荧光稳定性㊂其次,大多数CDs仅用于测定水样中的金属离子,在其他领域的应用需要进一步拓展㊂最后,大多数荧光CDs只用于检测金属离子,而不能去除检测到的有毒金属离子,对于兼具检测和去除金属离子双重功能的基于荧光碳点材料的制备,对环境和人类健康具有重要意义㊂因此随着CDs的快速发展,希望未来几年里能够广泛用于实际样品中金属离子的检测㊂参考文献[1] Tang J,Mu B,Zheng M S,et al.One-step calcination of the spentbleaching earth for the efficient removal of heavy metal ions[J].ACS Sustainable Chemistry and Engineering,2015,3(6):1125-1135. 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一种水溶性荧光碳点及其制备方法和多种重金属检测应用[发明专利]
![一种水溶性荧光碳点及其制备方法和多种重金属检测应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/c9685f0e856a561253d36f32.png)
专利名称：一种水溶性荧光碳点及其制备方法和多种重金属检测应用
专利类型：发明专利
发明人：孙立贤,布依婷,徐芬,罗玉梅,薛顺顺
申请号：CN202010860903.2
申请日：20200825
公开号：CN112126427A
公开日：
20201225
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种水溶性荧光碳点及其制备方法，由樟树籽为碳源，经高温碳化制得，所得材料含有含氧官能团，所述含氧官能团为羟基，羰基，醚或环氧基中的一种或多种，所得碳点的粒径为2‑4 nm，对Cd、Pb和Cu的选择性。
一种检测重金属离子传感器和一种重金属离子的检测方法，检测方法包括步骤：1）测试条件的准备；2）重金属离子浓度标准线性关系的测试；3）待测重金属离子溶液浓度的检测。
本发明的优点为：1、基于通用仪器电化学工作站，具有可原位检测、检测周期短、购置成本和使用成本低廉、无需培训的特点；2、可实现便携化和轻量化；3、原料是天然生物质材料，对环境和人体均没有伤害，且来源广泛，解决了原料绿色安全问题。
申请人：桂林电子科技大学
地址：541004 广西壮族自治区桂林市七星区金鸡路1号
国籍：CN
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碳点杂化水凝胶的制备及应用
碳点杂化水凝胶的制备及应用说到“碳点杂化水凝胶”，你可能会觉得这是什么高深莫测的东西。
嗯，说实话，听着的确有点复杂，但是放松点，咱们慢慢聊，搞明白它也没那么难。
碳点？这玩意儿听着像是某种神秘的物质，其实它不过是碳元素的微小颗粒。
这些小家伙不仅轻巧，而且有点像超级英雄一样，拥有各种神奇的能力。
你想，它能吸收光线，发出荧光，这在化学里可是个大招！而水凝胶呢，简单来说，就是那种能够吸水、变软的材料，想想你放在水里的一块海绵，泡水后膨胀得像个大肚子，水凝胶就是这么一回事，灵活而且充满弹性。
把碳点和水凝胶混在一起，咱们就得到了“碳点杂化水凝胶”这么一个名字。
问题来了，为什么大家都这么热衷于这种碳点水凝胶呢？嗯，答案其实挺简单。
你想想，如果你有了这种混合材料，它能同时发挥碳点和水凝胶的优点。
举个例子，碳点有超强的荧光功能，可以用来检测某些东西，比如污染物、病菌，甚至是身体内部的某些信号。
水凝胶嘛，它就像是一个软软的载体，把碳点装进它的怀抱里，形成一个既能“吸水”又能“发光”的超级材料。
你要是能把这些东西合在一起，岂不是能得到一个既能侦测又能处理的材料？简直就像给自己买了一套“神器”，作用多得不行。
这类材料在医学上可是大有可为啊。
想象一下，如果你用这种水凝胶做成的“传感器”放进人体里，能够实时检测体内的某些变化，简直比你看医生还要快！就比如，肿瘤的监测。
如果肿瘤细胞有某种特定的反应，这些碳点就能发出荧光，告诉医生，“嘿，这里有问题。
”而且这个水凝胶材料因为特别亲水，进入体内也不会引起排斥，反倒能温柔地配合身体的需求，完成检测工作。
多了个“夜视镜”，让你能看清身体的“小动作”，这是不是挺酷的？不仅如此，这些材料在环境监测中也有一番大作为。
你要是生活在工业区或者河流附近，空气质量或者水质的监控就显得特别重要。
碳点杂化水凝胶材料可以吸附那些有害物质，比如重金属离子，甚至可以利用荧光来指示这些污染物的位置和浓度。
你要问，啥时候能找到这种技术普及到家里？嘿嘿，也许以后家里的空气净化器就能给你实时显示污染物的荧光信息，别提有多炫酷了。
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多孔荧光碳点水凝胶及其对重金属的吸附和检测性能的
研究
多孔荧光碳点水凝胶及其对重金属的吸附和检测性能的研究
近年来，随着环境污染问题的日益严重，重金属的排放和污染成为了全球关注的焦点。
重金属的污染对生态环境和人体健康造成巨大的威胁，因此开展高效的重金属吸附和检测技术的研究显得至关重要。
多孔荧光碳点水凝胶是近年来新兴的材料，在吸附和检测重金属方面具有潜力。
荧光碳点是一种直径小于10纳米的碳
基材料，具有优异的荧光特性和独特的孔结构。
荧光碳点可以由碳源经过高温热解或者碳化得到，其表面有丰富的官能团，可以实现对重金属离子的高效吸附。
而水凝胶则是一种具有高度吸水性和可逆性的凝胶材料，可以提供良好的载体性能，增强荧光碳点对重金属吸附和检测的性能。
为了研究多孔荧光碳点水凝胶对重金属的吸附和检测性能，我们首先制备了多孔荧光碳点水凝胶材料。
制备过程中，我们选择了富含官能团的有机化合物作为碳源，经过高温热解和碳化制备了荧光碳点。
然后，我们将荧光碳点与具有高度吸水性的聚合物反应，通过化学交联和冷冻干燥获得了多孔荧光碳点水凝胶材料。
接下来，我们对多孔荧光碳点水凝胶进行了性能测试。
首先，我们研究了其对重金属离子的吸附性能。
通过在不同重金属离子溶液中与多孔荧光碳点水凝胶接触，经过一定时间的反应，我们可以观察到溶液中重金属离子浓度的明显下降，表明多孔荧光碳点水凝胶对重金属离子具有较好的吸附能力。
同时，
我们还通过紫外-可见光谱和荧光光谱等分析方法，对荧光碳点水凝胶与重金属离子的作用机制进行了探讨。
其次，我们研究了多孔荧光碳点水凝胶在重金属离子检测中的应用。
通过将不同浓度的重金属离子溶液与多孔荧光碳点水凝胶接触，观察到荧光强度的明显变化。
利用这种荧光强度与重金属离子浓度之间的关系，我们可以建立起重金属离子检测的定量分析方法。
此外，我们还对多孔荧光碳点水凝胶材料的重金属检测性能进行了优化和改进，提高了检测的灵敏度和准确性。
综上所述，多孔荧光碳点水凝胶材料在重金属吸附和检测方面具有良好的性能。
它通过荧光碳点的高效吸附能力和水凝胶的良好载体性能，实现了对重金属离子的高度吸附和灵敏检测。
这一研究成果对于解决重金属污染问题，保护生态环境和人体健康具有重要的意义。
然而，这一领域的研究仍处于起步阶段，还需要进一步研究和探索，以实现更高水平的重金属吸附和检测技术的发展和应用
综上所述，多孔荧光碳点水凝胶材料在重金属吸附和检测方面表现出优异的性能。
其具备较好的吸附能力，可有效降低重金属离子溶液中的浓度。
同时，通过荧光强度与重金属离子浓度的关系，可建立起定量分析方法，实现对重金属离子的灵敏检测。
多孔荧光碳点水凝胶材料的研究对于解决重金属污染问题具有重要意义。
然而，该领域仍需进一步研究和探索，以进一步提升吸附和检测技术的水平，以更好地保护生态环境和人体健康。