[發明專利]一種用于鈷離子檢測的熒光傳感器及其應用方法

有效

• 申請號: 201610109893.2
• 申請日: 2016-02-29
• 公開（公告）號: CN105548130B
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 董永強;池毓務;陳英美
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于熒光傳感檢測技術領域，具體涉及一種用于鈷離子檢測的熒光傳感器及其應用方法。

背景技術

鈷是動物體內的一種重要元素，也廣泛存在于植物、土壤、巖石和水中。其中二價鈷離子作為維生素B12的重要組成部分，參與制造骨髓紅細胞，是一種人體的必要微量元素，然而，當進入人體內的鈷離子濃度過高時，將對人體健康造成一定的危害。例如長期暴露在高濃度鈷環境中，會導致哮喘、心肌病、接觸性皮炎、神經紊亂、肺功能受損等疾病，甚至引發癌癥。因此，對鈷離子的環境和生物監測逐漸引起人們的關注并成為研究的重點。

目前，已有多種分析方法被用于鈷離子的檢測，如電感耦合等離子體原子發射光譜法、分子吸收光譜法、原子吸收分光光度法、電化學分析法及光纖-陣列分光光度法。然而這些方法都存在著一定的局限性，如操作步驟復雜，儀器貴重，檢測方法靈敏度低等。因此，建立一種操作簡單、快速且靈敏的痕量鈷離子檢測方法是非常有必要的。

碳基量子點（Carbon based dots，CDs）是近年來新興的一種新型熒光材料，是具有一定發光活性的碳納米材料。與傳統熒光染料及半導體量子點相比，CDs具有簡單易得、化學穩定性好、抗光漂白性能強、無毒及生物相容性好等優點，在分析檢測領域有廣闊的應用前景，逐漸成為了人們研究的熱點。CDs表面一般帶有大量羧基、羥基、磺酸基等基團，因此帶有大量負電荷。本發明利用巰基乙胺與鈷離子形成帶正電、且在CDs的熒光光譜對應的波長范圍內具有明顯吸收的配合物。在正負電吸引的作用下，帶負電的CDs與帶正電的鈷配合物發生碰撞并導致熒光共振能量轉移，從而猝滅CDs的熒光。在此基礎上可實現高靈敏檢測水溶液中鈷離子濃度的目的。目前，仍未見報道用CDs -巰基乙胺熒光傳感體系檢測鈷離子的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于鈷離子檢測的熒光傳感器及其應用方法，其具有材料易得、操作簡單、靈敏度及選擇性高等優點，適用于水溶液中鈷離子的高靈敏度檢測。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于鈷離子檢測的熒光傳感器，其是以CDs為熒光材料，與小分子巰基乙胺組成。

所述熒光傳感器的應用方法包括如下步驟：

1）熒光傳感器的制備：將巰基乙胺和CDs加入到緩沖溶液中，形成CDs-巰基乙胺溶液；

2）繪制標準曲線：將不同濃度的Co²⁺加入到步驟1）所得CDs-巰基乙胺溶液中，配制成一系列Co²⁺標準溶液，并在0.5~4 h內測定各溶液的熒光強度，然后以Co²⁺濃度作為橫坐標，以空白CDs-巰基乙胺溶液的熒光強度與加入Co²⁺后CDs-巰基乙胺溶液的熒光強度的比值取對數作為縱坐標，繪制標準曲線；

3）未知樣本溶液中Co²⁺含量的測定：向與步驟2）相同的CDs-巰基乙胺溶液中加入未知樣本溶液，并在0.5~4 h內檢測溶液的熒光強度，然后根據步驟2）所得標準曲線及未知樣本溶液被稀釋的倍數計算出未知樣本溶液中Co²⁺的濃度。

步驟1）中所述緩沖溶液可為Tris-HCl緩沖溶液、磷酸鹽緩沖溶液、碳酸-碳酸氫鈉緩沖溶液、硼砂-氫氧化鈉緩沖溶液、乙酸-乙酸鈉緩沖溶液、檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液、甘氨酸-鹽酸緩沖溶液或鄰苯二甲酸-鹽酸緩沖溶液等，其pH值為6~10；所述CDs-巰基乙胺溶液中CDs的濃度為1~100 mg/L，巰基乙胺的濃度為1~10 mM，其中，CDs表面帶有大量羧基、羥基、磺酸基等基團，帶有大量負電荷，其熒光量子效率在1%~90%。

本發明的優點在于：

（1）本發明利用巰基乙胺與Co²⁺可形成帶正電且具有吸光活性的絡合物，從而可與帶有大量負電荷的CDs通過靜電吸附而拉近距離，并最終導致熒光共振能轉移的發生，而使得CDs的熒光信號猝滅的原理，將CDs與小分子巰基乙胺組成CDs熒光傳感體系，用于測定樣品中鈷離子的含量。其所用的CDs熒光強度高，所得熒光傳感器熒光穩定性好，且易于制備，無毒。