碳点发光标记材料的制备及在水样中亚硝酸盐专一检测中的应用

王长莹; 张大伟; 陈冠吉; 张镇威; 萧卫泓; 王斌; 陈奇丹; 杨柏

doi:10.7503/cjcu20240519

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高等学校化学学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (6) : 139-145. DOI: 10.7503/cjcu20240519

研究论文

碳点发光标记材料的制备及在水样中亚硝酸盐专一检测中的应用

王长莹 ¹^,² ,
张大伟 ¹^,² ,
陈冠吉 ¹^,⁴ ,
张镇威 ¹ ,
萧卫泓 ¹ ,
王斌 ⁴ ,
陈奇丹 ¹^,² ,
杨柏 ²^,³

作者信息 +

Preparation of Carbon Dots Fluorescent Marker and Its Application in Highly Selective NO₂ ^‒ Detection

WANG Changying ¹^,² ,
ZHANG Dawei ¹^,² ,
CHEN Guanji ¹^,⁴ ,
ZHANG Zhenwei ¹ ,
XIAO Weihong ¹ ,
WANG Bin ⁴ ,
CHEN Qidan ¹^,² ,
YANG Bai ²^,³

Author information +

History +

摘要

以盐酸多巴胺和邻苯二胺为原料, 通过一步水热法制备并经提纯分离后得到发射波长为535 nm的黄绿色碳点(λ _ex=440 nm), 并将其作为污染物标记材料进行了应用探索. 产物表征结果表明, 该碳点尺寸约为 3 nm, 分散性良好, 具有稳定的发光性能, 适用pH范围宽且抗盐性强. 饮用水中亚硝酸盐超标可导致人类高铁血红蛋白血症, 有潜在的致癌性. 应用该碳点对水样中常见污染物进行检测, 筛选实验结果表明, 该碳点作为标记材料对亚硝酸根具有高选择性专一响应, 检出限为0.1166 μg/mL(S/N =3, n=3), 满足我国国家标准对生活饮用水中NO₂ ^‒的限定标准(≤1 μg/mL)的要求. 在0~60 μg/mL浓度范围内符合Stern-Volmer方程, 其中在 0~10 μg/mL(y=0.02x+0.000876, R ²=0.9868)和12~60 μg/mL范围内(y=0.011x+0.198, R ²=0.9937), 均有良好的线性响应. 此外, 通过对3种不同水样进行了加标实验验证, 回收率为90.8% ~100.8%(RSD=0.03%~0.86%, n=3). 该碳点发光标记材料合成方法快速简便、成本低, 在微痕量亚硝酸盐污染物检测中有较大的应用潜力, 可作为水源地水质监测的重要补充手段.

Abstract

In this work， the yellow-green carbon dots（λ _ex=440 nm） with a fluorescence emission wavelength of 535 nm were prepared by a one-step hydrothermal method using dopamine hydrochloride and o-phenylenediamine as raw materials， and then used as fluorescent marker materials for NO₂ ^‒ detection in water samples after purified and separated. The size of the carbon dots is about 3 nm with good dispersion， excellent salt resistance， stable fluorescence under a broad pH value. However， nitrite contaminants in water sources can cause methemoglobinemia disease and has potential carcinogenic risk. The results of the selectivity of the yellow-green carbon dots prepared to detect common contaminants in water samples showed that the carbon dots had a highly specific response to nitrite， and the detection limit was 0.1166 μg/mL（S/N=3， n=3）， which meets the requirements of Chinese national standards for determination of NO₂ ^‒ in drinking water（≤1 μg/mL）. The detection range of 0—60 μg/mL fits the Stern-Volmer equation， and the range of 0—10 μg/mL（y=0.02x+0.000876， R ²=0.9868） and 12—60 μg/mL（y=0.011x+0.198， R ²=0.9937） have good linear responses. In addition， the recoveries of three spiked water samples are from 90.8% to 100.8%（RSD=0.03%—0.86%， n=3） for the validation test. The method of the fluorescent carbon dots marker for contaminants developed in this work is fast and simple， low-cost and has greatly potential in trace nitrite analysis and can be an effective supplementary method for the monitoring of drinking water sources quality.

关键词

一步水热法 / 碳点 / 亚硝酸根 / 水质监测

Key words

One-step hydrothermal method / Carbon dots / NO₂ ^‒ / Water quality monitoring

中图分类号

O657.3 / O631

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王长莹 , 张大伟 , 陈冠吉 , 等. 碳点发光标记材料的制备及在水样中亚硝酸盐专一检测中的应用. 高等学校化学学报. 2025, 46(6): 139-145 https://doi.org/10.7503/cjcu20240519

WANG Changying, ZHANG Dawei, CHEN Guanji, et al. Preparation of Carbon Dots Fluorescent Marker and Its Application in Highly Selective NO₂ ^‒ Detection[J]. Chemical Journal of Chinese Universities. 2025, 46(6): 139-145 https://doi.org/10.7503/cjcu20240519

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2024-11-27	2025-02-14
Issue Date
2025-02-14

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