헤일러 갈탄 열분해 추출물을 탄소원으로, HNO₃을 질소원으로 사용하여 단일 단계 수열 합성법으로 질소 도핑 석탄 기반 탄소 양자점(N⁃CQDs)을 합성하였다. N⁃CQDs는 형광 프로브로 사용되어 형광 소광법을 통해 환경 수중의 Cr(Ⅵ)을 선택적으로 인식할 수 있다. 투과 전자 현미경, 퓨리에 변환 적외선 분광기, 형광 분광광도계 등을 이용해 N⁃CQDs의 형태, 구조, 구성 및 광학적 특성을 특성화하였다. 결과는 N⁃CQDs가 물에서 우수한 분산성을 가지며 평균 입자 크기는 2.01 nm이고, 표면은 풍부한 하이드록실기, 카복실기, 에폭시기 및 질소와 산소를 함유한 기능성 그룹으로 이루어져 있음을 나타낸다. N⁃CQD의 양자 수율(QY)은 1.36%이며, 340 nm의 여기광 조사 시 황녹색 형광(556 nm)을 방출하고 여기 파장(280~440 nm)에 의존하지 않는 발광 파장을 가진다. N⁃CQDs는 pH 4~11 사이, 낮은 염화나트륨 농도 및 장시간 저장 조건에서도 우수한 광학적 안정성을 보인다. 다양한 음이온이 형광 강도 소광에 미치는 영향을 분석하였으며, Cr(Ⅵ) 농도가 0~200 μmol/L일 때 N⁃CQD 형광 강도(F₀/F)는 Cr(Ⅵ) 농도와 양의 선형 관계를 나타내며 검출 한계는 0.56 μmol/L이며, 실제 수질 시료의 검출 결과는 ICP⁃OES 결과와 일치한다.

탄소 양자점;Cr(VI);이온 검출