环境水样中S<sup>2-</sup>的CQDs双发射比率荧光测定

张越诚; 王清清; 马静; 胡渭平; 孙凌波; 马红燕

doi:10.37188/CJL.20220339

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

环境水样中S^2-的CQDs双发射比率荧光测定

发光学应用及交叉前沿 | 更新时间：2023-05-10

- 环境水样中S^2-的CQDs双发射比率荧光测定
  增强出版
- Determination of S^2-in Environmental Water Samples Using Dual-emission CQDs as Ratio Fluorescent Probe
- 发光学报 2023年44卷第4期页码：729-737
- 作者机构：
  
  1.延安大学化学与化工学院，延安市分析技术与检测重点实验室，陕西延安　716000
  2.中材地质工程勘查研究院有限公司，北京　100102
  3.延安大学医学院，陕西延安　716000
- 作者简介：
  
  [ "张越诚（1990-），男，陕西西安人，博士，讲师，硕士生导师，2021年于瑞典Malmö University获得博士学位，主要从事生化分析与分子诊断方面的研究。 E-mail： YuechengZhang@outlook.com" ]
  [ "王清清（1998-），女，陕西西安人，硕士研究生，2019年于宝鸡文理学院获得学士学位，主要从事发光分析的研究。E⁃mail: qqwangcrystal@163.com" ]
  [ "马红燕（1966-），女，陕西延安人，硕士，教授，硕士生导师，2004年于陕西师范大学获得硕士学位，主要从事发光分析的研究。 E-mail： Mahy6614@163.com" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(22264023);陕西省教育厅科研计划(22JK0614);延安大学博士科研启动基金(YDBK2022⁃15;YDBK2020⁃30);陕西省卫健委科研基金(2022E019)
- DOI：10.37188/CJL.20220339
  中图分类号： O657.3
- 收稿日期：2022-09-22，
  
  修回日期：2022-10-11，
  
  纸质出版日期：2023-04-05
- 稿件说明：
移动端阅览
张越诚,王清清,马静等.环境水样中S^2-的CQDs双发射比率荧光测定[J].发光学报,2023,44(04):729-737.

ZHANG Yuecheng,WANG Qingqing,MA Jing,et al.Determination of S^2-in Environmental Water Samples Using Dual-emission CQDs as Ratio Fluorescent Probe[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(04):729-737.
张越诚,王清清,马静等.环境水样中S^2-的CQDs双发射比率荧光测定[J].发光学报,2023,44(04):729-737. DOI： 10.37188/CJL.20220339.

ZHANG Yuecheng,WANG Qingqing,MA Jing,et al.Determination of S^2-in Environmental Water Samples Using Dual-emission CQDs as Ratio Fluorescent Probe[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(04):729-737. DOI： 10.37188/CJL.20220339.

摘要

以葡萄糖为碳源、对苯二胺为氮源，一步水热法合成了新型双发射荧光碳量子点（GP⁃CQDs），对该GP⁃CQDs的形貌及光谱特性进行了研究。实验发现，在单一波长

=300 nm激发下，该GP⁃CQDs于348 nm和452 nm处有双发射荧光信号。将MnO

加入GP⁃CQDs溶液，GP⁃CQDs于452 nm处的荧光信号完全猝灭，而348 nm处的信号基本不变。于上述猝灭体系中继续加入S

，其于425 nm处产生新的荧光发射峰，相较于GP⁃CQDs原452 nm处的荧光信号，发射峰位置发生蓝移，且发射峰强度随S

的浓度增加线性增强，而348 nm处的信号无增敏现象。根据该现象，以425 nm处的荧光峰为响应信号、348 nm荧光峰为参比信号，可直接构建基于S

测定的比率荧光传感探针。实验对该探针的构建条件及分析性能进行了优化，当S

浓度在3.1×10

-8

~ 8.0×10

-6

mol/L范围内时，与348 nm和425 nm两处的荧光强度比值（

425

348

）呈现良好的线性关系，检出限为9.41×10

-9

mol/L（3

）。对MnO

及S

与GP⁃CQDs的作用机理进行了探讨。该方法简单、快速、灵敏度高，用于环境水样中S

的测定，结果满意。

Abstract

Dual-emission fluorescence carbon quantum dots （GP-CQDs） were synthesized by a one-step hydrothermal method using glucose and p-phenylenediamine as carbon sources. The morphology and spectral properties of GP-CQDs were studied. It was found that the GP-CQDs have dual emission fluorescence signals at 348 nm and 452 nm under a single excitation wavelength at 300 nm. When MnO

was added to the GP-CQDs solution， the fluorescence signal of GP-CQDs at 452 nm was completely quenched； however， the signals at 348 nm kept stable. When S

was added to the quenching system above， a new fluorescence emission peak was generated at 425 nm. Compared with the original fluorescence peak at 452 nm， the peak was blue-shifted， and the fluorescence intensity at 425 nm was linearly enhanced with the S

concentration. With the fluorescence peak at 425 nm as the response signal and the 348 nm fluorescence peak as the reference signal， a ratiometric fluorescence sensing probe for S

determination can be directly constructed. Under the optimal condition， this method showed a good linear relationship in the range of 3.1×10

-8

-8.0×10

-6

mol/L and the detection limit was calculated to be 9.41×10

-9

mol/L（3

）. The basic mechanism of the proposed method was further discussed. Moreover， this method can be applied to detect S

in environmental water samples with satisfactory results.

关键词

Keywords

references

RASAL A S ， YADAV S ， YADAV A ， et al . Carbon quantum dots for energy applications： a review ［J］. ACS Appl. Nano Mater. ， 2021 ， 4 （ 7 ）： 6515 - 6541 . doi: 10.1021/acsanm.1c01372 http://dx.doi.org/10.1021/acsanm.1c01372

张路鹏，张清梅，何松杰，等 . 碳点的功能化研究进展［J］. 发光学报， 2022 ， 43 （ 7 ）： 1147 - 1163 . doi: 10.37188/CJL.20220077 http://dx.doi.org/10.37188/CJL.20220077

ZHANG L P ， ZHANG Q M ， HE S J ， et al . Progress on functionalization of carbon dots ［J］. Chin. J. Lumin. ， 2022 ， 43 （ 7 ）： 1147 - 1163 . （in Chinese） . doi: 10.37188/CJL.20220077 http://dx.doi.org/10.37188/CJL.20220077

赵沛，曹娟娟，张琴，等 . 基于碳量子点的绿色合成及生物成像研究进展［J］. 分析试验室， 2022 ， 41 （ 7 ）： 861 - 868 .

ZHAO P ， CAO J J ， ZHANG Q ， et al . Advances in green synthesis and bioimaging based on carbon quantum dots ［J］. Chin. J. Anal. Lab. ， 2022 ， 41 （ 7 ）： 861 - 868 . （in Chinese）

YUAN T ， MENG T ， HE P ， et al . Carbon quantum dots： an emerging material for optoelectronic applications ［J］. J. Mater. Chem. C ， 2019 ， 7 （ 23 ）： 6820 - 6835 . doi: 10.1039/c9tc01730e http://dx.doi.org/10.1039/c9tc01730e

DESMOND L J ， PHAN A N ， GENTILE P . Critical overview on the green synthesis of carbon quantum dots and their application for cancer therapy ［J］. Environ. Sci.： Nano ， 2021 ， 8 （ 4 ）： 848 - 862 . doi: 10.1039/d1en00017a http://dx.doi.org/10.1039/d1en00017a

ZHAO D L ， CHUNG T S . Applications of carbon quantum dots（CQDs） in membrane technologies： a review ［J］. Water Res. ， 2018 ， 147 ： 43 - 49 . doi: 10.1016/j.watres.2018.09.040 http://dx.doi.org/10.1016/j.watres.2018.09.040

HARROUN S G ， LAI J Y ， HUANG C C ， et al . Reborn from the ashes： turning organic molecules to antimicrobial carbon quantum dots ［J］. ACS Infect. Dis. ， 2017 ， 3 （ 11 ）： 777 - 779 . doi: 10.1021/acsinfecdis.7b00150 http://dx.doi.org/10.1021/acsinfecdis.7b00150

ZHANG J J ， CHENG F F ， LI J J ， et al . Fluorescent nanoprobes for sensing and imaging of metal ions： recent advances and future perspectives ［J］. Nano Today ， 2016 ， 11 （ 3 ）： 309 - 329 . doi: 10.1016/j.nantod.2016.05.010 http://dx.doi.org/10.1016/j.nantod.2016.05.010

YAN F Y ， BAI Z J ， LIU F ， et al . Ratiometric fluorescence probes based on carbon dots ［J］. Curr. Org. Chem. ， 2018 ， 22 （ 1 ）： 57 - 66 . doi: 10.2174/1385272821666171005152058 http://dx.doi.org/10.2174/1385272821666171005152058

HU Y ， YANG Z B ， LU X ， et al . Facile synthesis of red dual-emissive carbon dots for ratiometric fluorescence sensing and cellular imaging ［J］. Nanoscale ， 2020 ， 12 （ 9 ）： 5494 - 5500 . doi: 10.1039/d0nr00381f http://dx.doi.org/10.1039/d0nr00381f

GUI R J ， JIN H ， BU X N ， et al . Recent advances in dual-emission ratiometric fluorescence probes for chemo/biosensing and bioimaging of biomarkers ［J］. Coord. Chem. Rev. ， 2019 ， 383 ： 82 - 103 . doi: 10.1016/j.ccr.2019.01.004 http://dx.doi.org/10.1016/j.ccr.2019.01.004

GUAN Q W ， SU R G ， ZHANG M R ， et al . Highly fluorescent dual-emission red carbon dots and their applications in optoelectronic devices and water detection ［J］. New J. Chem. ， 2019 ， 43 （ 7 ）： 3050 - 3058 . doi: 10.1039/c8nj06074f http://dx.doi.org/10.1039/c8nj06074f

LI Y ， WANG Y Q ， LIU D ， et al . Dual-emission ratiometric fluorescent probe based on lanthanide-functionalized carbon quantum dots for white light emission and chemical sensing ［J］. ACS Omega ， 2021 ， 6 （ 22 ）： 14629 - 14638 . doi: 10.1021/acsomega.1c01745 http://dx.doi.org/10.1021/acsomega.1c01745

MU H R ， YU M ， WANG L ， et al . Catching S 2- and Cu 2+ by a highly sensitive and efficient salamo-like fluorescence-ultraviolet dual channel chemosensor ［J］. Phosphorus ， Sulfur， Silicon Relat. Elem.， 2020 ， 195 （ 9 ）： 730 - 739 . doi: 10.1080/10426507.2020.1756807 http://dx.doi.org/10.1080/10426507.2020.1756807

LUO T ， WANG X B ， QIAN Y T ， et al . Direct and sensitive detection of sulfide ions based on one-step synthesis of ionic liquid functionalized fluorescent carbon nanoribbons ［J］. RSC Adv. ， 2019 ， 9 （ 64 ）： 37484 - 37490 . doi: 10.1039/c9ra07701d http://dx.doi.org/10.1039/c9ra07701d

MESKO M F ， PEREIRA R M ， SCAGLIONI P T ， et al . Single analysis of human hair for determining halogens and sulfur after sample preparation based on combustion reaction ［J］. Anal. Bioanal. Chem. ， 2019 ， 411 （ 19 ）： 4873 - 4881 . doi: 10.1007/s00216-019-01733-1 http://dx.doi.org/10.1007/s00216-019-01733-1

SUGAHARA S ， SUZUKI M ， KAMIYA H ， et al . Colorimetric determination of sulfide in microsamples ［J］. Anal. Sci. ， 2016 ， 32 （ 10 ）： 1129 - 1131 . doi: 10.2116/analsci.32.1129 http://dx.doi.org/10.2116/analsci.32.1129

SKOK A ， VISHNIKIN A ， BAZELA Y . Online determination of sulfide using an optical immersion probe combined with headspace liquid-phase microextraction ［J］. RSC Adv. ， 2022 ， 12 （ 28 ）： 17675 - 17681 . doi: 10.1039/d2ra01010k http://dx.doi.org/10.1039/d2ra01010k

WANG Z X ， ZHENG C L ， LI Q L ， et al . Electrochemiluminescence of a nanoAg-carbon nanodot composite and its application to detect sulfide ions ［J］. Analyst ， 2014 ， 139 （ 7 ）： 1751 - 1755 . doi: 10.1039/c3an02097e http://dx.doi.org/10.1039/c3an02097e

LAWRENCE N S ， DEO R P ， WANG J . Electrochemical determination of hydrogen sulfide at carbon nanotube modified electrodes ［J］. Anal. Chim. Acta ， 2004 ， 517 （ 1-2 ）： 131 - 137 . doi: 10.1016/j.aca.2004.03.101 http://dx.doi.org/10.1016/j.aca.2004.03.101

ALI H R H ， HASSAN A I ， HASSAN Y F ， et al . Development of dual function polyamine-functionalized carbon dots derived from one step green synthesis for quantitation of Cu 2+ and S 2- ions in complicated matrices with high selectivity ［J］. Anal. Bioanal. Chem. ， 2020 ， 412 （ 6 ）： 1353 - 1363 . doi: 10.1007/s00216-019-02362-4 http://dx.doi.org/10.1007/s00216-019-02362-4

YANG J ， HUANG Y ， CUI H Y ， et al . A FRET fluorescent sensor for ratiometric and visual detection of sulfide based on carbon dots and silver nanoclusters ［J］. J. Fluoresc. ， 2022 ， 32 （ 5 ）： 1815 - 1823 . doi: 10.1007/s10895-022-02981-8 http://dx.doi.org/10.1007/s10895-022-02981-8

RAJENDRAN K ， RAJENDRAN G ， KASTHURI J ， et al . Sweet corn（ Zea mays L. var. rugosa ） derived fluorescent carbon quantum dots for selective detection of hydrogen sulfide and bioimaging applications ［J］. ChemistrySelect ， 2019 ， 4 （ 46 ）： 13668 - 13676 . doi: 10.1002/slct.201903385 http://dx.doi.org/10.1002/slct.201903385

湛志华，陈茺而，莫大幸，等 . 单激发双发射近红外荧光碳量子点制备、荧光性能与细胞成像［J］. 发光学报， 2021 ， 42 （ 8 ）： 1307 - 1313 . doi: 10.37188/CJL.20210157 http://dx.doi.org/10.37188/CJL.20210157

ZHAN Z H ， CHEN C E ， MO D X ， et al . Preparation， fluorescent properties and cell imaging of near infrared fluorescent carbon quantum dots with single excited double emission ［J］. Chin. J. Lumin. ， 2021 ， 42 （ 8 ）： 1307 - 1313 . （in Chinese） . doi: 10.37188/CJL.20210157 http://dx.doi.org/10.37188/CJL.20210157

MIAO C F ， GUO X Z ， ZHANG X T ， et al . Ratiometric fluorescence assay based on carbon dots and Cu 2+ -catalyzed oxidation of O -phenylenediamine for the effective detection of deferasirox ［J］. RSC Adv. ， 2021 ， 11 （ 55 ）： 34525 - 34532 . doi: 10.1039/d1ra07078a http://dx.doi.org/10.1039/d1ra07078a

ZHU S J ， SONG Y B ， ZHAO X H ， et al . The photoluminescence mechanism in carbon dots（graphene quantum dots， carbon nanodots， and polymer dots）： current state and future perspective ［J］. Nano Res. ， 2015 ， 8 （ 2 ）： 355 - 381 . doi: 10.1007/s12274-014-0644-3 http://dx.doi.org/10.1007/s12274-014-0644-3

PANDIYAN S ， ARUMUGAM L ， SRIRENGAN S P ， et al . Biocompatible carbon quantum dots derived from sugarcane industrial wastes for effective nonlinear optical behavior and antimicrobial activity applications ［J］. ACS Omega ， 2020 ， 5 （ 47 ）： 30363 - 30372 . doi: 10.1021/acsomega.0c03290 http://dx.doi.org/10.1021/acsomega.0c03290

QI C ， WANG H D ， YANG A L ， et al . Facile fabrication of highly fluorescent N-doped carbon quantum dots using an ultrasonic-assisted hydrothermal method： optical properties and cell imaging ［J］. ACS Omega ， 2021 ， 6 （ 48 ）： 32904 - 32916 . doi: 10.1021/acsomega.1c04903 http://dx.doi.org/10.1021/acsomega.1c04903

李庆芝，周奕华，陈袁，等 . 比率型碳点荧光传感器检测机理与应用研究进展［J］. 发光学报， 2020 ， 41 （ 5 ）： 579 - 591 . doi: 10.3788/fgxb20204105.0579 http://dx.doi.org/10.3788/fgxb20204105.0579

LI Q Z ， ZHOU Y H ， CHEN Y ， et al . Research progress on detection mechanism and application of carbon dots-based ratiometric fluorescence sensor ［J］. Chin. J. Lumin. ， 2020 ， 41 （ 5 ）： 579 - 591 . （in Chinese） . doi: 10.3788/fgxb20204105.0579 http://dx.doi.org/10.3788/fgxb20204105.0579

WU P ， LI W ， WU Q ， et al . Hydrothermal synthesis of nitrogen-doped carbon quantum dots from microcrystalline cellulose for the detection of Fe 3+ ions in an acidic environment ［J］. RSC Adv. ， 2017 ， 7 （ 70 ）： 44144 - 44153 . doi: 10.1039/c7ra08400e http://dx.doi.org/10.1039/c7ra08400e

CHOWDHURY S ， ROOJ B ， DUTTA A ， et al . Review on recent advances in metal ions sensing using different fluorescent probes ［J］. J. Fluoresc. ， 2018 ， 28 （ 4 ）： 999 - 1021 . doi: 10.1007/s10895-018-2263-y http://dx.doi.org/10.1007/s10895-018-2263-y

SAHA S . Anion-induced electron transfer ［J］. Acc. Chem. Res. ， 2018 ， 51 （ 9 ）： 2225 - 2236 . doi: 10.1021/acs.accounts.8b00197 http://dx.doi.org/10.1021/acs.accounts.8b00197

浏览量

240

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

暂无数据

环境水样中S2-的CQDs双发射比率荧光测定

Determination of S2- in Environmental Water Samples Using Dual-emission CQDs as Ratio Fluorescent Probe

DOI：10.37188/CJL.20220339

摘要

Abstract

关键词

Keywords

references

环境水样中S^2-的CQDs双发射比率荧光测定

Determination of S^2-in Environmental Water Samples Using Dual-emission CQDs as Ratio Fluorescent Probe