一种Bi3+浓度的快速检测方法

技术领域

本发明属于金属离子检测技术领域，涉及一种铋离子(Bi

背景技术

铋金属化合物已经广泛应用于我们的生活中，比如制陶瓷器、颜料、化妆品以及在医药中用于治疗消化系统疾病。随着环境污染问题的日益突显，工业废水中的重金属离子对土壤和水资源的污染尤为严重，工业废水中的Bi

碳量子点是近几年来出现的一种新型荧光碳纳米材料，因其低毒性的特点碳量子点已经开始替代生物毒性较大的传统半导体量子点，碳量子点目前已经在离子检测等方面得到应用，但目前利用碳量子点作为探针检测Bi

目前，环境样品中对Bi

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种Bi

本发明合成氮掺杂石墨炔量子点N-GDQDs；通过评价所制备的N-GDQDs的荧光性能，并将其与Bi

技术方案：为了实现上述目的，本发明所述一种Bi

(1)将一定浓度的氮掺杂石墨炔量子点(N-GDQDs)溶液溶解在硝酸溶液中，Bi(NO

(2)首先通过荧光分光光度计测量N-GDQDs的最佳激发波长，再在最佳波长下通过荧光分光光度计测定并记录包括空白标样在内的不同已知浓度的三价铋离子的混合溶液的荧光强度；

(3)将记录的荧光强度绘制成混合溶液中Bi

(4)将待测Bi

上述Bi

所述的N-GDQDs，其粒径大小为3～7nm。

优选地，所述方法中，步骤(1)氮掺杂石墨炔量子点N-GDQDs分散在硝酸溶液中得到量子点溶液的浓度为1～4mg/mL；Bi(NO

所述方法中，步骤(1)-(4)中使用的硝酸溶液的pH值为2～4，优选pH值为3。

所述方法中，步骤(1)中的混合溶液需要进行稀释，稀释后N-GDQDs浓度为20～25μg/mL，Bi

进一步地，所述方法中步骤(2)中所测量的荧光分光光度计的最佳激发波长为397nm，此时发射波长为460nm。

所述方法中，步骤(3)中记录荧光响应信号以空白标样的响应信号为F0，含有Bi

其中，步骤(4)中待测Bi

本发明氮掺杂石墨炔量子点在定量检测环境水体、生活用品和药物中Bi

作为优选，所述氮掺杂石墨炔量子点在制备定量检测Bi

本发明步骤(1)中氮掺杂石墨炔量子点的制备为：将石墨炔水溶液超声处理；过滤超声溶液得到碎片化小尺寸的石墨炔溶液；将得到的碎片化小尺寸石墨炔溶液与含氮小分子溶液混合超声，水热反应得到均一溶液，再将所得溶液透析，冷冻干燥即可得到氮掺杂石墨炔量子点N-GDQDs。

本发明中所述石墨炔GDY参照文献(Architecture of graphdiyne nanoscalefilms.Guoxing Li,Yuliang Li,Huibiao Liu,Yanbing Guo,Yongjun Li,DaobenZhu.Chem.Commun.,2010,46,3256-3258)合成，制备的石墨炔为石墨二炔，先对GDY进行超声处理，过滤之后得到小尺寸碎片化的GDY，接着将其与含氮小分子进行简单的水热反应获得N-GDQDs。

石墨炔量子点是近年来新发现的荧光纳米材料，经过氮掺杂后的石墨炔量子点具有独特的光学性质，良好的生物相容性，较低的毒性，极高的光稳定性等优点。目前应用于很多领域，包括检测，催化，生物成像和载送药物等。N-GDQDs低毒性的特点使其应用于检测，生化分析以及生物成像等领域，利用N-GDQDs作为探针快速灵敏检测环境水体中Bi

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明检测过程不需要重金属和其他有机试剂，环保无毒，废液易处理；采用的N-GDQDs，利用量子点表面的官能团能够与三价Bi

2、检测过程简单方便，速度快，成本低，灵敏度高，选择性强，光稳定性好等优点；检测范围较宽其线性范围为1～300μmol/L；检测限为0.136μmol/L，可在定量检测环境水体、生活用品和药物中Bi

3、本实验合成的N-GDQDs无需进一步修饰，不需要使用价格比较昂贵、连接步骤繁琐的有机或生化材料进行前处理，操作简单，节省时间。

附图说明

图1是本发明制备的N-GDQDs的透射电镜图；

图2是本发明制备的N-GDQDs的荧光光谱图；

图3是本发明制备的N-GDQDs的荧光强度随Bi

图4是本发明中Bi

图5是不同金属离子对N-GDQDs的荧光强度的影响。

具体实施方式

实施例1

N-GDQDs制备和溶液配制

1、N-GDQDs的制备

(1)将0.25mg/mL石墨炔水溶液(GDY)超声处理，超声时间为3h，超声功率为400W，获得深棕褐色溶液，为碎片化小尺寸GDY；

(2)将上述GDY溶液与含氮小分子溶液(乙二胺，质量分数98％)体积比为2:1混合超声，转移至反应釜中在温度为180℃水热8h得到均一黄色溶液；

(3)将所得黄色溶液在截留分子量为500Da的透析袋中透析3天，每隔8h换一次水，透析液冷冻干燥即可得到N-GDQDs，从图1可观察N-GDQDs，其粒径大小为3～7nm。

2、配制N-GDQDs溶液：将上述合成的N-GDQDs分散在pH为3的硝酸溶液(0.001mol/L)，得到量子点溶液，其中N-GDQDs浓度为4mg/mL；

3、配制Bi

实施例2

N-GDQDs荧光性能评价

通过荧光分光光度计检测N-GDQDs溶液研究其荧光性能；其中激发波长为397nm，发射波长为460nm。

将实施例1配制的量子点溶液以pH为3的硝酸溶液(0.001mol/L)稀释至其中N-GDQDs浓度为25μg/mL，检测该溶液的荧光光谱；取一定量的实施例1配制的量子点溶液和Bi

如图2所示，图中曲线a是不含有Bi

实施例3

建立N-GDQDs检测Bi

取一定量的实施例1所配制的量子点溶液和Bi

将空白标样的响应信号F

实施例4

按照实施例2的方法评价N-GDQDs荧光性能，金属离子分别为Hg

实施例5

按照实施例2的方法评价N-GDQDs荧光性能，将荧光的激发波长分别改为377nm、387nm、397nm、407nm、417nm，其他操作均与实施例2相同。结果表明，激发波长的红移导致N-GDQDs的荧光信号强度和位置发生变化。激发波长在377nm-397nm时，N-GDQDs的荧光信号强度逐渐增强；激发波长在397-417nm时，N-GDQDs的荧光信号强度逐渐减弱，荧光强度在397nm处达到最大值，此时N-GDQDs的荧光信号最强；因此，在激发波长为397nm时可达到最佳检测效果。同时根据荧光光谱进行反扫得到发射波长在460nm可达到最佳检测效果。

实施例6

称取0.5g洗发露加2ml去离子水充分混匀，放于25ml试管中，加入2.5ml质量分数为65％的浓硝酸、0.5ml质量分数为6％的过氧化氢混合，放置30分钟后，置沸水浴上加热2小时，冷却后加65％的2.5ml浓硝酸，用去离子水定容至25ml备用。取实施例1制备的N-GDQDs溶液用pH为3的硝酸溶液(0.001mol/L)稀释N-GDQDs使其浓度31.25ug/ml，取800uL稀释后的量子点溶液与200μL洗发露(此时N-GDQDs使其浓度25ug/mL)，取混合后待测液放入比色皿中，采用实施例3的方法测试N-GDQDs对Bi