[發明專利]一種基于碳量子點原位檢測重金屬離子的裝置及方法

在審

• 申請號: 202211243140.2
• 申請日: 2022-10-11
• 公開（公告）號: CN115389478A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 沈劍
• 申請（專利權）人: 寧波工程學院
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N21/29;C09K11/65;C09K9/00;C01B32/15;B82Y20/00;B82Y40/00;B01J19/00
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1.一種基于碳量子點原位檢測重金屬離子的裝置，其特征在于，所述裝置包括原料錐形瓶（1）、第一柱塞泵（2）、泡沫銅微反應器（3）、Y型混合器（4）、液體開關閥（5）、在線熒光光譜儀（6）、電腦（7）、重金屬離子溶液錐形瓶（8）、第二柱塞泵（9）、產物收集瓶（10）、其中裝置泡沫銅微反應器（8）可拆分為進料板（11）、數字溫度控制器（12）、泡沫銅板（13）、墊板（14）、通道板（15）、濾膜（16）、散熱出口板（17）；

所述的泡沫銅微反應器（3）的兩端通過管道分別與第一柱塞泵（2）和Y型混合器（4）連接；

所述的Y型混合器（4）的進口端a通過第一柱塞泵（2）與原料錐形瓶（1）相連，進口端b通過第二柱塞泵（9）與重金屬離子溶液錐形瓶（8）相連，Y型混合器（4）上裝有3個液體開關閥（5），用以調控液體流量，Y型混合器（4）的出口端a通過在線熒光光譜儀（6）與電腦（7）相連，出口端b通過管道與產物收集瓶（10）相連。

2.根據權利要求1所述的一種基于碳量子點原位檢測重金屬離子的裝置，其特征在于，所述泡沫銅微反應器中的泡沫銅孔隙率為60~98%。

3.根據權利要求1所述的一種基于碳量子點原位檢測重金屬離子的裝置，其特征在于，所述泡沫銅微反應器中的泡沫銅尺寸為80*45*2 mm。

4.根據權利要求1所述的一種基于碳量子點原位檢測重金屬離子的裝置，其特征在于，所述泡沫銅微反應器中的通道直徑為0.18~1.00 mm。

5.根據權利要求1所述的一種基于碳量子點原位檢測重金屬離子的裝置，其特征在于，所述泡沫銅微反應器中的濾膜為混合纖維素酯濾膜（MCE），濾膜孔徑為0.10~0.45 μm。

6.根據權利要求1所述的一種基于碳量子點原位檢測重金屬離子的裝置，其特征在于，所述Y型混合器的長為8~15cm、寬為3~10cm、厚為1~10mm。

7.根據權利要求1所述的一種基于碳量子點原位檢測重金屬離子的裝置，其特征在于，所述Y型混合器上的通道材質為石英、玻璃、聚醚醚酮PEEK或可溶性聚四氟乙烯PFA，直徑為0.30~1.00 mm。

8.一種基于碳量子點原位檢測重金屬離子的方法，其特征在于，所述方法采用權利要求1-7任一所述的裝置完成，以蔬菜汁為原料，通過第一柱塞泵（2）將原料溶液輸送到泡沫銅微反應器（3）中合成粒徑均一的碳量子點顆粒，后利用制備的碳量子點進行重金屬離子檢測，制備檢測步驟如下：

（1）反應液配置：以去離子水為溶劑，分別配制濃度為0.01~500μM的貴金屬離子溶液和體積分數為5~10%的蔬菜汁反應液備用；

（2）連接反應裝置：先將進料管A置于蔬菜汁反應液內，進料管B置于重金屬離子溶液內，后將泡沫銅微反應器（3）和第一柱塞泵（2）通過不銹鋼管相連，Y型混合器（4）的進口端b與第二柱塞泵（9）相連，柱塞泵使用前排氣，使溶液順利流動；

（3）設置反應條件：通過數字溫度控制器（12）設置反應溫度為100~140 ℃，通過第一注射泵（2）設置反應流速為0.56~1.68 mL/min，原料在泡沫銅微反應器管道中合成碳量子點溶液；

（4）合成的碳量子點溶液經通道后進入濾膜（16）過濾，過濾后溶液經散熱出口板（17）流出泡沫銅微反應器（3）；

（5）待合成的碳量子點溶液進入Y型混合器（4）后，打開混合器上的開關閥，使碳量子點溶液與重金屬離子溶液混合，重金屬離子與碳量子點表面官能團發生非輻射復合，溶液的顏色迅速發生改變；

（6）混合溶液經在線熒光光譜儀，檢測在一定發射波長范圍內產物的光致發光強度，實時觀察熒光數據的變化。

9.一種基于碳量子點原位檢測重金屬離子的方法，其特征在于，所述蔬菜汁分別為菠菜汁和苦瓜汁；重金屬離子分別為鉛離子和鈷離子。