[發明專利]一種含氮摻雜碳量子點的檢測紙及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110619944.7
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113338076B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 陳奇峰;熊潔怡;王茹;陳廣學;韋麗婷;王韻嘉
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;廣州天喜印刷科技有限公司
• 主分類號: D21H27/00
• 分類號: D21H27/00;D21H23/04;D21H21/30;D21H17/18;C09K11/65;C09K11/02;B82Y20/00;B82Y40/00;G01N21/64
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 齊鍵

本發明公開了一種含氮摻雜碳量子點的檢測紙及其制備方法和應用。本發明的含氮摻雜碳量子點的檢測紙由以下質量百分比的原料制成：纖維素：9％～50％；氨基酸：50％～91％。本發明的含氮摻雜碳量子點的檢測紙的制備方法包括以下步驟：先將纖維素和氨基酸分散在溶劑中，再進行微波反應、抽濾和干燥，即得含氮摻雜碳量子點的檢測紙。本發明的含氮摻雜碳量子點的檢測紙可以用于檢測廢水中的金屬陽離子是否超標，具有發光強度高、顯色性好、檢測速度快和穩定性好等優點，且其制備方法簡單、綠色環保，適合大面積推廣應用。

技術領域

本發明涉及金屬離子檢測技術領域，具體涉及一種含氮摻雜碳量子點的檢測紙及其制備方法和用于檢測廢水中金屬陽離子的應用。

背景技術

量子點是一種重要的低維半導體材料，其三個維度上的尺寸都不大于對應的半導體材料的激子玻爾半徑的兩倍。量子點一般為球形或類球形，直徑通常在2nm～20nm之間。量子點是一種納米級別的半導體，通過對這種納米半導體材料施加一定的電場或光壓，它們便會發出特定頻率的光，而光的頻率會隨著半導體尺寸的改變而變化，因而通過調節這種納米半導體的尺寸就可以控制其發出的光的顏色。

常見的量子點有硅量子點、鍺量子點、硫化鎘量子點、硒化鎘量子點、碲化鎘量子點、硒化鋅量子點、硫化鉛量子點、硒化鉛量子點、磷化銦量子點和砷化銦量子點等，這些量子點大多有毒，且對環境也有很大的危害。碳量子點是由無定形結構或納米晶體結構的sp²/sp³碳內核和外層含氧/氮官能團組成的尺寸小于10nm的單分散球狀納米碳顆粒，是一種具有熒光性質的新型碳基零維納米碳材料。碳量子點的性能與各種金屬量子點類似，其在制備的過程中不涉及重金屬的使用，甚至可以直接從食物中提取碳量子點。碳量子點不僅化學惰性較高(原因在于碳性質穩定)，而且在水中具有優異的溶解性(原因在于表面含有很多羧基等親水性的官能團)，相較于金屬量子點，其具有較高的生物相容性和較低的細胞毒性，且對環境危害很小，原料來源廣，具有很好的應用前景。碳量子點具有優異的光學性質，不但具有激發/發射可調光的光致發光性能，而且還具備上轉換發光、化學致發光和電化學致發光等性質。

金屬陽離子能夠使碳量子點發生熒光猝滅，這使得碳量子點有望在廢水檢測領域發揮重要的作用。當廢水中鐵離子濃度超過0.3mg/L時，廢水開始變色產生異味，當廢水中鐵離子濃度超過5mg/L時，水中活性污泥的形成變慢。當廢水中銅離子濃度超過0.1mg/L時，會對水體的自凈功能產生抑制效果，當廢水中銅離子濃度超過3mg/L時，水體會產生異味。目前，廢水中金屬陽離子含量檢測的常用手段是將廢水加入碳量子點溶液中，再測定溶液的熒光光譜，這種方法操作比較繁瑣，且不能直接快速判斷廢水中金屬離子是否超標，實際應用的意義并不大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種含氮摻雜碳量子點的檢測紙及其制備方法和用于檢測廢水中金屬陽離子的應用。

本發明所采取的技術方案是：

一種含氮摻雜碳量子點的檢測紙，其由以下質量百分比的原料制成：纖維素：9％～50％；氨基酸：50％～91％。

優選的，一種含氮摻雜碳量子點的檢測紙，其由以下質量百分比的原料制成：纖維素：9％～17％；氨基酸：83％～91％。

優選的，所述纖維素為闊葉木纖維素、針葉木纖維素、非木材纖維素中的至少一種。

優選的，所述非木材纖維素為玉米苞葉纖維素、麥稈纖維素、蔗渣纖維素、菠蘿葉纖維素中的至少一種。

優選的，所述氨基酸為L-組氨酸、賴氨酸、色氨酸、蘇氨酸中的至少一種。

進一步優選的，所述氨基酸為L-組氨酸。

上述含氮摻雜碳量子點的檢測紙的制備方法包括以下步驟：先將纖維素和氨基酸分散在溶劑中，再進行微波反應、抽濾和干燥，即得含氮摻雜碳量子點的檢測紙。