本技术介绍了一种制备红光碳点材料的方法及其在pH值和重金属离子检测中的应用。该技术突破了传统红光碳量子点材料在检测过程中金属离子交叉干扰的问题,提供了一种高效的复合材料制备方案。
背景技术
重金属离子污染是一个严重的环境问题,对人类健康和生态环境都构成了巨大威胁。重金属离子具有高毒性、高致癌性,人体吸收后会出现身体发育迟滞、精神不适、恶心、呕吐、腹泻等症状。长期暴露于重金属污染环境中,还可能导致肾和肝功能障碍、先天性异常和各种癌症等急慢性疾病。特定重金属如汞、镉、铬等,还会对神经系统、造血系统、呼吸系统等造成特定损害。重金属离子进入水体后,会破坏水生生物的生态平衡,影响水生生物的生存和繁衍。通过食物链的传递,重金属离子还会在生物体内富集,进而对人类健康构成威胁。重金属污染还会破坏土壤的肥力,影响农作物的生长和产量。
针对重金属离子污染,目前常用的处理方法包括化学沉淀法、氧化还原处理、溶剂萃取分离、吸附法、膜分离法、离子交换法等。这些方法通过不同的机制将重金属离子从环境中去除或转化为无害物质。传统重金属离子的检测主要借助于大型精密仪器,主要有光谱法和电感耦合等离子体质谱法。优势是分析结果精确度高。缺点是仪器价格昂贵、耗时耗力、无法实现重金属离子的实时原位检测。重金属离子的可视化检测是一种直观、快速的检测方法,近年来在分析化学和环境监测领域得到了广泛关注。
荧光碳量子点(CDs)作为新型的碳纳米材料,具有良好的水溶性和生物兼容性。与传统的重金属离子检测方法相比,碳量子点材料在制备和使用过程中产生的废弃物较少,对环境的影响较小。因而在重金属离子可视化检测方面具有显著的应用优势,这些优势使得碳量子点材料在环境监测、食品安全和生物医药等领域具有广阔的应用前景。目前利用红光碳量子点实现了乙醇水溶液中Hg2+
、Cu2+
及Fe3+
的可视化检测[Wang J,Fu J,Chen M,Zhang J,Mater.Today Chem.,2024,41:102331],但遗憾的是,三种重金属离子都使碳点溶液荧光淬灭,因此无法排除彼此之间的交叉干扰,因而会限制碳点材料的应用。
目前,虽然已有大量的碳量子点材料应用在重金属离子的可视化检测,但红光碳量子点材料在极端环境下(如强酸条件)重金属离子的选择性检测依然存在巨大挑战。
实现思路