关于铁（Ⅲ）的碳量子点荧光猝灭效应研究及其应用的研究

作者：郑晓敏

  量子点(CDs)是一种新型荧光探针，可检测环境中的金属离子，但碳量子点CDs用于微量铁的荧光光度法研究鲜见报道。本文发现在pH值为6. 40的磷酸氢二钠一柠檬酸缓冲溶液中，碳量子点(CDs)与三价铁发生了明显的猝灭作用，对该猝灭效应进行了研究并将其应用于检测三价铁。

1  实验部分

1.1  仪器与试剂

    960型荧光分光光度计（上海第三分析仪器厂）；UV-2550紫外可见分光光度计（上海岛津国际贸易有限公司）；MM823LA6-NS美的微波炉（广东美的微波电器制造有限公司）。

    Fe3+标准储备液：1.0 g／L，称取0.863 4 g十二水硫酸铁铵，溶于20 mL硫酸中，振荡混匀后加热，再逐滴加入0.2 mol／L KMn0。溶液，每加1滴都充分振荡混匀，直至溶液呈微红色为止，定容于100mL容量瓶中，摇匀，使用时用水逐级稀释为所需浓度的Fe3+标准溶液；碳量子点(CDs)溶液：3.12X10-4 mol／L（以C计），根据文献[14]合成方法合成；葡萄糖；聚乙二醇200(PEG-200)；磷酸氢二钠柠檬酸缓冲溶液(pH 6.40):分别移取13. 85 mL O．20mol／mL磷酸氢二钠溶液和6.15 mL．0.10 mol／mL柠檬酸溶液，混合均匀后，在pH计上调节pH值至6. 40。

    所有试剂均为分析纯，水为二次蒸馏水。

2.2  荧光光谱图

CDs量子点是一种在水溶液中可以发出很强荧光的纳米材料，在450 nm处有一个很强的荧光发射峰（见图2曲线2），在最大发射波长下扫描选择激发波长为335 nm（见图2曲线1）。

    由图2中曲线3、4、5与曲线2的比较可知：在弱酸条件下，随着Fe3+的加入，CDs量子点的荧光强度发生猝灭；随着Fe3+浓度的增加，CDs量子点的荧光猝灭程度显著增加，且猝灭强度和Fe3+的浓度呈一定线性关系。据此，建立了荧光猝灭法测定Fe3+的方法。

2.3  条件优化试验

2.3.1  反应介质及pH值

    考察了不同pH值条件下(pH2. 0～12.0)体系的AF。结果发现：pH值小于5.80时，AF随着pH值的增加而增强；pH值在5.80～7.20之间时，AF最强且比较稳定；pH值大于7.20时AF反而减弱。分别试验了醋酸一醋酸钠(0.20 mol／L)磷酸氢二钠~柠檬酸(0. 20 mol／L)、柠檬酸一柠檬酸钠(0.10 mol／L)3种缓冲体系对测定的影响。结果发现，在pH值为6. 40的磷酸氢二钠一柠檬酸钠介质中，反应体系的AF最大且稳定，故选pH值为6.40的磷酸氢二钠柠檬酸缓冲溶液为反应介质。进一步试验表明，当其用量在0.2～1.2 mL之间时，AF最大且稳定。实验选择pH 6.40的磷酸氢二钠柠檬酸缓冲溶液的用量为0.6 mL。

2.3.2   CDs溶液用量

    固定其他实验条件，试验了CDs溶液用量在1.00～5.00  mL范围内对体系AF的影响。结果表明：随着CDs溶液用量的增加，AF呈现先增大后减小的趋势；当CDs溶液的用量为2.00 mL时，AF最大且稳定。因此选择2.00  mIJ3.12×10-4 mol／LCDs进行实验。

2.3.3  表面活性剂

    分别对溴化十六烷基三甲基铵( CTMAB)、卜二烷基硫酸钠( SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、溴代十六烷基吡啶( CPB)、溴代十四烷基毗啶(TPB)、乳化剂OP、B一环糊精 （B-CD)、吐温-80等表面活性剂进行了试验。结果表明，表面活性剂对体系荧光猝灭程度不明显，故体系中不加任何表面活性剂。

2.3.4反应时间及体系的稳定性

    试验表明：刚开始时，AF值随反应时间的增加而增大；反应时间为10 min时，AF有最大值；反应时间再增大时，体系的AF趋于稳定，且保持12 h基本不变。实验选择反应10 min后进行测定。

3  样品分析

各采集500 mL自来水、康师傅矿泉水和卷烟厂延河水，经快速定性滤纸过滤，除去不溶性杂质后，于电热板上加热浓缩至干，加入2. 00 mL HC1及3--4 mL水，使固体物完全溶解，再加入1滴0.2mol／L的KMn0。溶液，定容至100 mL，备用。移取适量处理后的试液于10 mL具塞比色管中，加入0. 50 mL 0.1 mol／L氨基乙酸，其他操作步骤同1.2实验方法，对水样中的Fez-进行测定，并采用国标方法GBlT 7717. 16-2009( AAS)进行方法对照，同时对实验方法进行加标回收试验，结果见表1。

4摘要：通过微波法直接在水溶液中制备了碳量子点( CDs)，并研究了其荧光性质。重点讨论了铁mD对该量子点的荧光猝灭效应，并将其应用于铁㈣的测定。实验表明，在pH值为6.40的磷酸氢二钠柠檬酸缓冲溶液中，控制CDs浓度为6.24×10 5 mol／L（以碳计），在常温下反应10 min时，于激发波长335 nm，发射波长为450 nm处进行测定，铁㈣浓度与体系荧光猝灭程度(AF)呈良好的线性关系，线性回归方程为，相关系数为0.9987，线性范围为0.004--0.15  mmol/L。方法检出限为2.4×10-4 mmol/L。将体系应用于水样中铁㈣的测定，结果与原子吸收光谱法( AAS)基本一致，相对标准偏差（RSD，n=6）在1.5%～2.1%之间，加标回收率为92%～104%。