石墨烯量子点荧光探针在磷酸盐检测中的应用.pdf

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1、第38卷3期安徽师范大学学报(自然科学版)Vol_38NO．32015年5月JournalofAnhuiNormalUniversity(NaturalScience)May．2015DOI：10．14182／J．cnki．1001—2443．2015．03．008石墨烯量子点荧光探针在磷酸盐检测中的应用卓淑娟，陈禄扬，张勇骏，金广夏(安徽师范大学化学与材料科学学院，安徽芜湖241000)摘要：本文以石墨烯量子点为荧光探针构筑了高选择性磷酸盐传感器．石墨烯量子点的荧光发射波长在407nm，Eu0可使其荧光发生猝

2、灭．随着磷酸盐的逐渐加入，EU3从石墨烯量子点的表面释放出来与磷酸盐结合，猝灭的荧光逐渐回升．回升的荧光信号与磷酸盐浓度成正比，线性范围为8．0×10一到9．0×10一mol／L，检出限为1．0×10_。mol／L．所制备的传感器具有较高的灵敏度和选择性，且测定简单，快速，使其具有一定的实际应用价值．关键词：磷酸盐；传感器；石墨烯量子点；荧光中图分类号：0655文献标志码：A文章编号i1001—2443(2015)O3—0250—04磷在自然界中分布非常广泛，是生物生长的必要元素之一，而磷酸根离子是水中微生物营

3、养链的一个主要组成部分，同时也是水体富营养化的重要来源．近年来由于过度使用含磷化肥使水中磷酸盐含量过高而造成藻类的过度繁殖，导致湖泊、河流透明度降低以及水质恶化，鱼类难以生存，限制了水体的初级生产能力uJ．鉴于磷酸盐对水生生态系统的影响，准确检测磷酸盐具有十分重要的意义J．目前，检测磷酸根(PO；一)离子的方法主要有荧光分析法[3]，示波极谱和色谱法[4】等．在众多检测方法中，荧光光谱法由于其灵敏度高、选择性好、样品用量少、操作简便及信息量多等优势，广泛应用于化学传感和定量检测L5J．最近，Zhao等提出了一种

4、以碳点为探针的off-on磷酸盐检测的荧光方法J．石墨烯量子点(GODs)，作为碳量子点的一种，具有优越的光电性能，已被广泛地合成并应用于化学传感、光电器件及生物成像L7】等多个领域．本文我们利用简便的超声法制备了石墨烯量子点，所制备的石墨烯量子点具有优异的光致发光性能，并且其荧光发射峰位置不随激发波长的变化而改变，即具有激发波长不依赖的荧光特性．由于采用浓酸氧化，量子点表面富含羧基，而三价铕离子(Eu3)能与量子点表面的羧基配位，致使量子点形成聚集体，从而导致荧光强度的猝灭．当在体系中加入磷酸根离子时，由于E

5、u3离子与羧基的配位能力小于磷酸根离子【引，Eu3便从羧基修饰的石墨烯量子点表面解离出来并与磷酸根离子配位，而解聚后石墨烯量子点的荧光逐渐回升．基于这种竞争配位的原理，建立了定量检测磷酸根离子的荧光回复法．所构筑的传感器具有简单、灵敏度高、选择性好的特点，可望用于实际水体中磷酸根离子的检测．1实验部分1．1实验材料石墨烯从中国科学院宁波材料技术与工程研究所购买．磷酸钠购自国药集团化学试剂公司(上海)，硝酸铕(Eu(NO3)3)购自Sigma．Aldrich公司．Eu(NO3)3储备液(1．0×10tool／L)

6、直接用水配制并保存在冰箱中，使用前直接稀释即可．用三(羟甲基)氨基甲烷一盐酸(Tris—HC1)缓冲溶液(pH=7．8，由0．1mol／L的HC1和0．1mol／L的三(羟甲基)氨基甲烷组成)来控制溶液pH．其他药品都是分析纯试剂，直接使用．水均为二次蒸馏水．、1．2石墨烯量子点的合成收稿日期：2014—12—13基金项目：国家自然科学基金(NSFC；21303003)．作者简介：卓淑娟(1978一)，女，副教授，主要从事无机纳米材料制备及应用研究．gl用格式：卓淑娟，陈禄扬，张勇竣。等．石墨烯量子点荧光探针在

7、磷酸盐检测中的应用[J]．安徽师范大学学报：自然科学版，2015，38(3)：250—253．252安徽师范大学学报(自然科学版)2015拄71％时，量子点荧光强度基本不再变化，说明此时达到了平衡状态一．：．一∞c3c一一一．：．P一一∞coc—JO1O203O4O50Wavelength(nm)ConcentrationofEu。(uM)图4(a)石墨烯量子点在不同浓度Eu3存在下的荧光光谱图．(b)石墨烯量子点荧光强度随Eu3浓度变化的关系曲线Fig．4(a)Evolutionsoffluorescence

8、spectraofGQDswithincreasingamountsofEu”ion．(b)The[1uoreseenceintensityl-．一一协LJ3c一一ofGQDsvsEu3concentration进一步实验说明GQDs的荧光猝灭属动态过程．过程遵循Stern—Volmer方程：F0／F=1+Ksv[Q]，其中F0和F表示不加和加入Eu3离子时GODs的荧光强度；Ksv为