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
- 纸质出版日期：2023-04-05，
  
  收稿日期：2022-09-22，
  
  修回日期：2022-10-11，
- 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

硫离子（S2-）双发射荧光碳量子点比率荧光传感器

Keywords

sulfur iondual-emission carbon quantum dotsratio fluorescence probe

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.1c01372http://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.20220077http://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.20220077http://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/c9tc01730ehttp://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/d1en00017ahttp://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.2018.09.040http://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.7b00150http://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.2016.05.010http://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: 10.2174/1385272821666171005152058http://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/d0nr00381fhttp://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.2019.01.004http://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/c8nj06074fhttp://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.1c01745http://dx.doi.org/10.1021/acsomega.1c01745

MU H R， YU M， WANG L， et al. Catching S2- and Cu2+ 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: 10.1080/10426507.2020.1756807http://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/c9ra07701dhttp://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/s00216-019-01733-1http://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.32.1129http://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/d2ra01010khttp://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/c3an02097ehttp://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.2004.03.101http://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 Cu2+ and S2- ions in complicated matrices with high selectivity ［J］. Anal. Bioanal. Chem.， 2020， 412（6）： 1353-1363. doi: 10.1007/s00216-019-02362-4http://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/s10895-022-02981-8http://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.201903385http://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.20210157http://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.20210157http://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 Cu2+-catalyzed oxidation of O-phenylenediamine for the effective detection of deferasirox ［J］. RSC Adv.， 2021， 11（55）： 34525-34532. doi: 10.1039/d1ra07078ahttp://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/s12274-014-0644-3http://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.0c03290http://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.1c04903http://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/fgxb20204105.0579http://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/fgxb20204105.0579http://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 Fe3+ ions in an acidic environment ［J］. RSC Adv.， 2017， 7（70）： 44144-44153. doi: 10.1039/c7ra08400ehttp://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-yhttp://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.8b00197http://dx.doi.org/10.1021/acs.accounts.8b00197

浏览量

210

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