基于碳点的比率荧光探针构建及对有机污染物的检测应用.pdf

摘要

硝基芳香族和类黄酮化合污染物通常在环境中广泛存在，由于对公共安全和环境污

染有着重大危害而饱受关注。2,4,6-三硝基苯酚是常见的硝基芳香族化合物之一，由于

其毒性和水溶性高、不易降解，过量使用不仅会对地下水和土壤等造成严重的污染，还

会刺激人体皮肤、引起人体肝脏损害甚至致癌。槲皮素是环境中常见的类黄酮化合物之

一，主要存在于大多数植物、水果和蔬菜中，因其抗病毒、抗氧化、抗炎等特性而被广

泛使用，然而体内高剂量的槲皮素会被氧化产生一种剧毒物质，有严重的副作用，并导

致肾癌。因此，有效分析检测环境中的2,4,6-三硝基苯酚和槲皮素有利于维护公共安全、

保护人类身心健康和减少环境污染等。

荧光分析法是一种极具潜力的分析方法，其具有对污染物的检测灵敏度高、检测时

速度较快、检测成本低等优势，在环境中污染物的分析检测方面被广泛应用。可是目前

已有的荧光材料大多数存在合成工艺繁琐、合成费用较高且容易对环境造成污染等不足。

碳点是近年来较为新颖的荧光碳纳米材料，由于其对环境较友好、光稳定性卓越和生物

相容性优异等，从而成为了荧光分析法中最受欢迎的荧光材料且受到了广泛关注。离子

液体通常包含着大量杂原子和C=C、-COOH、-OH等丰富官能团，以离子液体为碳源

制备的碳点，夹杂着N、C等杂原子和丰富官能团且其具有与众不同的表面态，可以与

痕量硝基芳香族和类黄酮等化合污染物发生作用并导致荧光淬灭，从而对硝基芳香族和

类黄酮污染物进行高效分析。

本文利用离子液体作为主要碳源，以水热法合成了两种本征双发射碳点，且其光学

性能各不相同，并构建成比率荧光探针，用于实际样品中2,4,6-三硝基苯酚和槲皮素两

种常见污染物的高效分析。本文的主要内容和结果如下：

1.以溴化1-烯丙基-3-乙烯基咪唑这一离子液体作为唯一碳源，采用简单的水热法

制备出了本征双发射荧光碳点，同时将其构建成比率荧光探针用于2,4,6-三硝基苯酚的

高效分析。选择了透射式电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、X射线光电

子能谱仪、紫外-可见吸收光谱仪、稳态/瞬态荧光光谱仪、荧光光谱仪等多样表征手段

对碳点的微观形态、表面官能团以及光学性质进行了进一步的分析，且探究了探针与

2,4,6-三硝基苯酚之间的荧光猝灭机理主要是由于内滤效应。检测灵敏度和选择性的测

定结果表明，最佳条件下，其对2,4,6-三硝基苯酚检测的线性范围为0.03-6μgmL-1，检

测限低至9ngmL-1，且仅对2,4,6-三硝基苯酚的选择性较高。进而将其应用于实际样品

中2,4,6-三硝基苯酚的检测，加标回收率在93.2%-104.1%之间，表明该荧光探针具有良

好的稳定性和抗干扰能力，有效实现了环境样品中痕量2,4,6-三硝基苯酚的高效分析。

2.以氯化1-羧甲基-3-甲基咪唑离子液体、水杨酸和邻苯二胺为碳源，一步水热合

成了本征双发射荧光碳点，并将其构建成比率荧光探针，用于高效检测槲皮素。利用透

射电镜、红外光谱仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、稳态/瞬态荧光光谱仪、荧

光光谱仪、紫外可见吸收光谱仪等手段对碳点的微观结构、表面官能团以及光学性质进

行分析，且探究了该比率荧光探针与槲皮素之间的荧光淬灭是由内滤效应引起的。检测

灵敏度和选择性的探究结果表明，在最佳的条件下，其检测槲皮素的线性范围和检测限

分别为0.01-10μgmL-1和6ngmL-1，并且对槲皮素具有良好的选择性检测性能。将该荧

光探针进一步应用于分析检测实际饮料样品中的槲皮素，加标回收率为95.0%-104.7%，

能够达到对实际饮料样品中痕量槲皮素的高效检测。

关键词：碳点，离子液体，比率荧光探针，2,4,6-三硝基苯酚，槲皮素

ABSTRACT

Nitroaromaticandflavonoidcompoundsusuallyexistwidelyintheenvironmentandareconcerned

becauseoftheirgreatharmtopublicsafetyandenvironmentalpollution.2,4,6-trinitrophenolisoneofthe

commonnitroaromaticcompounds.Duetoitshightoxicity