生物安全性发光碳点纳米材料的制备及其在Hg^2+检测中的应用

环境及食品污染物种类广、含量低,因此相应的分析监测方法须具备灵敏、准确、快速、无二次污染等特点。发光碳点纳米材料是一种新型发光纳米材料,以碳为基本骨架,毒性较低、生物相容性好,能解决传统发光纳米材料的缺陷,并具有更高的发光性能及光稳定性。以盐酸多巴胺为碳源,邻苯二胺为修饰剂,通过简单水热法制备了一批低成本环保发光碳点纳米材料,发射波长在596 nm(λex=532 nm)。经紫外可见光谱、荧光光谱、红外光谱及透射电镜等表征的结果表明,该发光碳点纳米材料具有很好的发光性能,尺寸均一(~3 nm),分散性好。对该材料应用于重金属污染物检测进行了探索。水中汞元素主要以Hg^2+的形式存在,含Hg^2+的水体可以通过土壤渗透污染地下水环境,而Hg^2+在生物体内富集,会使水体中的生物群受到危害,甚至可以通过生活用水及水产品进一步间接地危害到人类的健康。Hg^2+对人体神经细胞产生不可逆转、不可修复的伤害。Hg^2+检测是重金属检测的重中之重。通过金属选择性检测实验进行筛选,结果表明,在一定条件下,发光碳点纳米材料可对Hg^2+实现专一高灵敏快速检测,检出限为0.0006μg·mL^-1(S/N=3,n=6),满足生活用水(<0.001 mg·L^-1)及工业废水(<0.005 mg·L-1)中Hg^2+检测国家标准的要求。在0.001~10μg·mL^-1浓度范围内符合Stern-Volmer方程,且在范围为0~0.04μg·mL^-1(y=190x+0.498,R 2=0.9924),以及0.6~10μg·mL^-1(y=3.2x+18.7,R 2=0.9932),均有良好的线性响应,实际水样中Hg^2+检测的加标回收率在91%~106%(RSD=0.5~1.5)之间。进一步考察了发光碳点纳米材料的生物安全性,细胞毒性MTT分析实验,结果表明随着发光碳点纳米材料浓度的升高,细胞活性并没有出现明显的下降,说明该近红外发光碳点材纳米料毒性较小且具有良好的生物相容性,可在环保监测、示踪传感、生物医学等领域广泛应用。