[發明專利]一種基于氧化石墨烯的氮摻雜碳點的表面印跡熒光傳感器的制備方法及應用

在審

• 申請號: 201710426293.3
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107271414A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 胡肖;劉燕;李廷偉;劉占超;吳維富;倪良
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;C08F220/06;C08F222/14;C08K3/04
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技術領域

本發明屬于熒光傳感器材料的制備和分析化學檢測領域，涉及一種基于氧化石墨烯的氮摻雜碳點的表面印跡熒光傳感器的制備及其應用于4-硝基苯酚檢測的方法。

背景技術

熒光檢測方法具有取樣量少、靈敏度高、操作簡單性和響應快速等優點，在無機、有機、醫藥、生物化學和臨床檢驗等不同領域中有廣泛應用。熒光傳感器可以利用傳感器與目標物之間的特異性作用，根據引起的熒光變化實現對目標物的特異性檢測，目前熒光傳感器已成為常見的熒光檢測方法之一。熒光傳感器的熒光源除了有機熒光染料之外，還包括納米金、納米銀、半導體量子點及碳點等。傳統的有機熒光染料斯托克位移小，容易造成光致漂白；納米金和納米銀的成本高；半導體量子點具有一定的毒性而且水溶性差。相比之下，碳點具有明顯的優勢，碳點具有低毒性、環境友好性、良好的生物相容性和制備方法簡易性。碳點作為一類綠色的環境友好型熒光材料，近年來得到人們越來越廣泛的研究。但是，通常碳點的較低的量子產率在一定程度上限制了碳點作為熒光傳感器材料的應用。碳點的熒光發光性質與其表面缺陷有關，通過鈍化可使有機或聚合物材料附著在碳點表面，使得碳點的表面缺陷變得穩定，從而增加熒光量子產率。此外，碳點的熒光與其本征態的結構和邊緣處的官能團結構有關，通過選取合適的原料，可將雜原子引入碳點的骨架結構或者邊緣區域，得到雜原子摻雜的碳點，改善碳點本征態的發光，可有效提高碳點的熒光量子產率(Lim S Y,Shen W,Gao Z.Carbon quantum dots and their applications[J].Chemical Society Reviews,2015,44(1):362-381.)。高的熒光量子產率對于熒光傳感器檢測的靈敏度和準確度提供了根本的保障。目前已有文獻報道N原子摻雜能夠有效提高碳點的熒光量子產率(Ding H,Zhang P,Wang T Y,et al.Nitrogen-doped carbon dots derived from polyvinyl pyrrolidone and their multicolor cell imaging[J].Nanotechnology,2014,25(20):205604.)。值得注意的是，使用不同的材料或者相同材料不同的制備方法制得的碳點的結構和發光性質具有較大差異，主要是因為摻雜原子的種類、含量和官能團結構顯著影響碳點的熒光性質。相比鈍化包裹的碳點，摻雜的碳點具有更多的功能基團可直接和目標物作用，實現碳點作為熒光傳感器的特異性檢測。

由于碳點本身官能團的種類有限，其在一定程度上限制了碳點的應用范圍。將碳點材料和分子印跡技術結合可以有效增強基于碳點的熒光傳感器的特異性識別能力，擴大其作為熒光傳感器的應用范圍。同時由于量子點表面印跡層的形成可極大提高量子點熒光的穩定性。Liu等人利用原位水熱合成的方法制備了碳點印跡聚合物材料，并成功應用于雙酚A的熒光特異性檢測(Liu G,Chen Z,Jiang X,et al.In-situ hydrothermal synthesis of molecularly imprinted polymers coated carbon dots for fluorescent detection of bisphenol A[J].Sensors and Actuators B:Chemical,2016,228:302-307.)。但是，制備碳點印跡傳感器時，傳統的印跡方法會造成量子點被印跡層包埋過深導致熒光強度減弱甚至消失，同時由于量子點和目標分子特異性吸附位點的包埋導致傳質速率低。表面印跡技術能很好的解決這個問題，選擇合適的基材制備的碳點印跡聚合物的聚合層厚度可控且活性位點靠近基材表面，能夠保證碳點熒光的穩定性和檢測過程較快的傳質速率。氧化石墨烯(GO)是一種二維納米材料，具有大的比表面積、良好的機械性能和穩定性，其表面豐富的含氧官能團可在印跡過程中參與反應，能夠使印跡層均勻在覆蓋在其表面，是一種優良的表面印跡基質材料。