基于双发射碳点的荧光探针构建及对水中铜离子的检测

李如雪; 黄明玥; 周硼; 段春迎

doi:10.37188/CJL.20230133

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基于双发射碳点的荧光探针构建及对水中铜离子的检测

发光学应用及交叉前沿 | 更新时间：2023-11-01

- 基于双发射碳点的荧光探针构建及对水中铜离子的检测
  增强出版
- Construction of Fluorescence Probe Based on Carbon Dots Dual Emission Strategy and Ratio Detection of Copper Ions in Water
- 发光学报 2023年44卷第10期页码：1872-1880
- 作者机构：
  
  大连理工大学化学学院，辽宁大连　116024
- 作者简介：
  
  [ "李如雪（1998-），女，山东济宁人，硕士研究生，2020年于山东师范大学获得学士学位，主要从事荧光探针的研究。 E-mail： lir857357320@163.com" ]
  [ "周硼（1965-），女，辽宁大连人，博士，副教授，2003年于大连理工大学获得博士学位，主要从事荧光探针的研究。 E-mail： zhoupeng@dlut.edu.cn" ]
- 基金信息：
  
  国家重大仪器设备开发专项(2012YQ090197);国家自然科学基金(52070032)
- DOI：10.37188/CJL.20230133
  中图分类号： O482.31
- 纸质出版日期：2023-10-05，
  
  收稿日期：2023-05-17，
  
  修回日期：2023-06-04，
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李如雪,黄明玥,周硼等.基于双发射碳点的荧光探针构建及对水中铜离子的检测[J].发光学报,2023,44(10):1872-1880.

LI Ruxue,HUANG Mingyue,ZHOU Peng,et al.Construction of Fluorescence Probe Based on Carbon Dots Dual Emission Strategy and Ratio Detection of Copper Ions in Water[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(10):1872-1880.
李如雪,黄明玥,周硼等.基于双发射碳点的荧光探针构建及对水中铜离子的检测[J].发光学报,2023,44(10):1872-1880. DOI： 10.37188/CJL.20230133.

LI Ruxue,HUANG Mingyue,ZHOU Peng,et al.Construction of Fluorescence Probe Based on Carbon Dots Dual Emission Strategy and Ratio Detection of Copper Ions in Water[J].Chinese Journal of Luminescence,2023,44(10):1872-1880. DOI： 10.37188/CJL.20230133.

摘要

为克服测试时环境变化对荧光检测的影响，我们设计合成了比率型荧光探针，利用双波长的荧光发射来有效消除背景干扰。本文以邻苯二胺、四硼酸钠和1⁃甲基⁃3⁃烯丙基咪唑溴盐为反应前体，利用一步水热法合成了基于碳点双发射的荧光探针L⁃CDs，并实现了对铜离子（Cu

）的双信号响应。L⁃CDs表现出荧光双发射现象，当激发波长为380 nm时，呈现出440 nm和570 nm的双发射峰。Cu

可使探针在440 nm处的荧光发射强度减弱，同时570 nm的荧光发射峰增强。Cu

浓度在0.04~0.244 mmol/L范围内时，与荧光比率信号（

570

440

）表现出良好的线性相关，检出限（LOD）为0.6 μmol/L。所构建的荧光探针可用于实际水样中Cu

的检测，回收率为99.4% ~ 101.8%。

Abstract

In order to overcome the influence of environmental change on fluorescence detection， a ratio fluorescence probe was designed and prepared， and dual-wavelength fluorescence emission was used to effectively eliminate background interference. Using o-phenylenediamine， sodium tetraborate and 1-methyl-3-allyl imidazolium bromide as precursors， a one-step hydrothermal method has been developed to synthesize a ratio fluorescent probe based on carbon dots （L-CDs）， and to achieve a double signal response to heavy metal ions （Cu

）. L-CDs exhibited fluorescence double emission phenomenon， and showed double emission peaks at 440 nm and 570 nm when the excitation wavelength was 380 nm. The addition of Cu

can reduce the fluorescence emission intensity at 440 nm and increase the fluorescence emission peak value at 570 nm. The concentration of Cu

in the range of 0.04-0.244 mmol/L showed a good linear correlation with the fluorescence ratio signal （

570

440

）， and the detection limit （LOD） was 0.6 μmol/L. The fluorescence probe can be used for the detection of Cu

in actual water samples with the recovery of 99.4%-101.4%.

关键词

碳量子点荧光探针铜离子比率探针

Keywords

carbon dotsfluorescence probecupper ionratio probe

references

EMERIT J， EDEAS M， BRICAIRE F. Neurodegenerative diseases and oxidative stress ［J］. Biomed. Pharmacother.， 2004， 58（1）： 39-46. doi: 10.1016/j.biopha.2003.11.004http://dx.doi.org/10.1016/j.biopha.2003.11.004

YANTASEE W， LIN Y H， FRYXELL G E， et al. Selective removal of copper（II） from aqueous solutions using fine-grained activated carbon functionalized with amine ［J］. Ind. Eng. Chem. Res.， 2004， 43（11）： 2759-2764. doi: 10.1021/ie030182ghttp://dx.doi.org/10.1021/ie030182g

SUPONG K， USAPEIN P. Reliable determination of copper complex ions in synthetic wastewater using flame atomic absorption spectrophotometry ［J］. Water Sci. Technol.， 2019， 79（5）： 833-841. doi: 10.2166/wst.2019.072http://dx.doi.org/10.2166/wst.2019.072

ZHOU H Y， PENG L J， TIAN T， et al. Multicolor colorimetric assay for copper ion detection based on the etching of gold nanorods ［J］. Microchim. Acta， 2022， 189（11）： 420-1-11. doi: 10.1007/s00604-022-05515-yhttp://dx.doi.org/10.1007/s00604-022-05515-y

EL-RAHEEM H A， HASSAN R Y A， KHALED R， et al. Polyurethane-doped platinum nanoparticles modified carbon paste electrode for the sensitive and selective voltammetric determination of free copper ions in biological samples ［J］. Microchem. J.， 2020， 155： 104765-1-9. doi: 10.1016/j.microc.2020.104765http://dx.doi.org/10.1016/j.microc.2020.104765

KEMMEI T， KODAMA S， YAMAMOTO A， et al. Simultaneous and sensitive analysis of aliphatic carboxylic acids by ion-chromatography using on-line complexation with copper（II） ion ［J］. J. Chromatogr. A， 2015， 1375： 49-53. doi: 10.1016/j.chroma.2014.11.071http://dx.doi.org/10.1016/j.chroma.2014.11.071

LI P J， LI S F Y. Recent advances in fluorescence probes based on carbon dots for sensing and speciation of heavy metals ［J］. Nanophotonics， 2021， 10（2）： 877-908. doi: 10.1515/nanoph-2020-0507http://dx.doi.org/10.1515/nanoph-2020-0507

JIANG X Q， HUANG J B， CHEN T Y， et al. Synthesis of hemicellulose/deep eutectic solvent based carbon quantum dots for ultrasensitive detection of Ag+ and L-cysteine with “off-on” pattern ［J］. Int. J. Biol. Macromol.， 2020， 153： 412-420. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2020.03.026http://dx.doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.03.026

WEI Y Y， CHEN L， WANG J L， et al. Rapid synthesis of B-N co-doped yellow emissive carbon quantum dots for cellular imaging ［J］. Opt. Mater.， 2020， 100： 109647-1-8. doi: 10.1016/j.optmat.2019.109647http://dx.doi.org/10.1016/j.optmat.2019.109647

LI L， SHI L H， JIA J， et al. Red fluorescent carbon dots for tetracycline antibiotics and pH discrimination from aggregation-induced emission mechanism ［J］. Sens. Actuators B： Chem.， 2021， 332： 129513-1-10. doi: 10.1016/j.snb.2021.129513http://dx.doi.org/10.1016/j.snb.2021.129513

MA Y S， LI G H， JIANG T Y， et al. Highly sensitive perylene tetra-（alkoxycarbonyl） based colorimetric and ratiometric probes for fluorine detection ［J］. Arab. J. Chem.， 2022， 15（7）： 103940. doi: 10.1016/j.arabjc.2022.103940http://dx.doi.org/10.1016/j.arabjc.2022.103940

TIAN M G， GUO D Y， LIN W Y. Ratiometric probe with optimized permeability for visualizing lysosomal acidification during autophagy ［J］. Dyes Pigm.， 2022， 197： 109951. doi: 10.1016/j.dyepig.2021.109951http://dx.doi.org/10.1016/j.dyepig.2021.109951

LEE H W， JUVEKAR V， LEE D J， et al. Highly stable red-emissive ratiometric probe for monitoring β-galactosidase activity using fluorescence microscopy and flow cytometry ［J］. Anal. Chem.， 2021， 93（44）： 14778-14783. doi: 10.1021/acs.analchem.1c03453http://dx.doi.org/10.1021/acs.analchem.1c03453

张震，曲丹，安丽，等. 荧光碳点的制备、发光机理及应用［J］. 发光学报， 2021， 42（8）： 1125-1140. doi: 10.37188/CJL.20210061http://dx.doi.org/10.37188/CJL.20210061

ZHANG Z， QU D， AN L， et al. Preparation， luminescence mechanism and application of fluorescent carbon dots ［J］. Chin. J. Lumin.， 2021， 42（8）： 1125-1140. （in Chinese）. doi: 10.37188/CJL.20210061http://dx.doi.org/10.37188/CJL.20210061

CHEN B B， LIU M L， GAO Y T， et al. Design and applications of carbon dots-based ratiometric fluorescent probes： A review ［J］. Nano Res.， 2023， 16（1）： 1064-1083. doi: 10.1007/s12274-022-4840-2http://dx.doi.org/10.1007/s12274-022-4840-2

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

JALILI R， KHATAEE A， RASHIDI M R， et al. Dual-colored carbon dot encapsulated metal-organic framework for ratiometric detection of glutathione ［J］. Sens. Actuators B： Chem.， 2019， 297： 126775-1-8. doi: 10.1016/j.snb.2019.126775http://dx.doi.org/10.1016/j.snb.2019.126775

LIANG Y C， ZHAO Q， WU X Y， et al. A ratiometric fluorescent nanoprobe based on quenched carbon dots-rhodamine B for selective detection of l-cysteine ［J］. J. Alloys Compd.， 2019， 788： 615-622. doi: 10.1016/j.jallcom.2019.02.250http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.02.250

CAO Y R， LI J L， CHEN M T， et al. Construction of multicolor fluorescence hydrogels based on the dual-emission CDs@SiO2/AuNCs for alternative visual recognition of copper ions and glutathione ［J］. Microchem. J.， 2022， 181： 107801-1-8. doi: 10.1016/j.microc.2022.107801http://dx.doi.org/10.1016/j.microc.2022.107801

WANG C Y， HUANG G L， LUO X L， et al. Construction of ratiometric fluorescence sensor and test strip with smartphone based on dual-emission carbon dots for the specific detection of chlortetracycline ［J］. Anal. Bioanal. Chem.， 2022， 414（28）： 8143-8154. doi: 10.1007/s00216-022-04349-0http://dx.doi.org/10.1007/s00216-022-04349-0

FENG Y Q， LI R X， ZHOU P， et al. Non-toxic carbon dots fluorescence sensor based on chitosan for sensitive and selective detection of Cr （VI） in water ［J］. Microchem. J.， 2022， 180： 107627-1-5. doi: 10.1016/j.microc.2022.107627http://dx.doi.org/10.1016/j.microc.2022.107627

WANG N， WANG M K， YU Y， et al. Label-free fluorescence assay based on near-infrared B， N-doped carbon dots as a fluorescent probe for the detection of sialic acid ［J］. New J. Chem.， 2020， 44（6）： 2350-2356. doi: 10.1039/c9nj05981dhttp://dx.doi.org/10.1039/c9nj05981d

BHATT M， BHATT S， VYAS G， et al. Water-dispersible fluorescent carbon dots as bioimaging agents and probes for Hg2+ and Cu2+ ions ［J］. ACS Appl. Nano Mater.， 2020， 3（7）： 7096-7104. doi: 10.1021/acsanm.0c01426http://dx.doi.org/10.1021/acsanm.0c01426

梁倩，王玉林，郑梅琴，等. 基于碳点的荧光探针"关-开"测定卡托普利［J］. 发光学报， 2022， 43（3）：430-439. doi: 10.37188/cjl.20210372http://dx.doi.org/10.37188/cjl.20210372

LIANG Q， WANG Y L， ZHENG M Q， et al. Sensitive detection of captopril based on “Off-On” carbon dots as fluorescent probe ［J］. Chin. J. Lumin.， 2022， 43（3）：430-439. （in English）. doi: 10.37188/cjl.20210372http://dx.doi.org/10.37188/cjl.20210372

吴聪影，赵雪，刘玉慧，等. 高效紫色荧光碳点制备及光学pH检测应用［J］. 发光学报， 2023， 44（5）： 921-931. doi: 10.37188/cjl.20220330http://dx.doi.org/10.37188/cjl.20220330

WU C Y， ZHAO X， LIU Y H， et al. Preparation and application of highly fluorescent purple-emissive carbon dots for optical pH measurement ［J］. Chin. J. Lumin.， 2023， 44（5）： 921-931. （in English）. doi: 10.37188/cjl.20220330http://dx.doi.org/10.37188/cjl.20220330

ARKIN K， ZHENG Y X， HAO J W， et al. Polychromatic carbon dots prepared from m-phenylenediamine and urea as multifunctional fluorescent probes ［J］. ACS Appl. Nano Mater.， 2021， 4（8）： 8500-8510. doi: 10.1021/acsanm.1c01838http://dx.doi.org/10.1021/acsanm.1c01838

PAN X H， ZHANG Y， SUN X B， et al. A green emissive carbon-dot-based sensor with diverse responsive manners for multi-mode sensing ［J］. Analyst， 2018， 143（23）： 5812-5821. doi: 10.1039/c8an01552jhttp://dx.doi.org/10.1039/c8an01552j

WANG J P， WANG X Y， PAN X H， et al. Dual-emission carbon dots achieved by luminescence center modulation within one-pot synthesis for a fluorescent ratiometric probe of pH， Hg2+， and glutathione ［J］. Microchim. Acta， 2020， 187（6）： 330-1-11. doi: 10.1007/s00604-020-04311-whttp://dx.doi.org/10.1007/s00604-020-04311-w

ZHANG M Y， YI F Y， GUO Q Z， et al. A ratiometric luminescence sensing platform based on lanthanide-based silica nanoparticles for selective and sensitive detection of Fe3+ and Cu2+ ions ［J］. Dalton Trans.， 2023， 52（11）： 3300-3307. doi: 10.1039/d3dt00119ahttp://dx.doi.org/10.1039/d3dt00119a

ZHANG X， SHEN L Y， ZHANG Q L， et al. A simple turn-off schiff base fluorescent sensor for copper （II） ion and its application in water analysis ［J］. Molecules， 2021， 26（5）： 1233. doi: 10.3390/molecules26051233http://dx.doi.org/10.3390/molecules26051233

YANG Y Q， JIANG Y M， WANG X W， et al. Chemiluminescence of doped carbon dots with H2O2-KMnO4 system for the detection of Cu2+ and tannin ［J］. Spectrochim. Acta Part A： Mol. Biomol. Spectrosc.， 2022， 279： 121434. doi: 10.1016/j.saa.2022.121434http://dx.doi.org/10.1016/j.saa.2022.121434

CHEN M， AO W， BAI J N， et al. Dual-emission fluorescent nanoprobe based on Ag nanoclusters for sensitive detection of Cu（II）［J］. Nanotechnology， 2022， 33（34）： 345501. doi: 10.1088/1361-6528/ac6ff1http://dx.doi.org/10.1088/1361-6528/ac6ff1

HOU J J， JIA P， YANG K R， et al. Fluorescence and colorimetric dual-mode ratiometric sensor based on Zr-tetraphenylporphyrin tetrasulfonic acid hydrate metal-organic frameworks for visual detection of copper ions ［J］. Acs Appl. Mater. Interfaces， 2022， 14（11）： 13848-13857. doi: 10.1021/acsami.1c23199http://dx.doi.org/10.1021/acsami.1c23199

WANG K， DONG E F， FANG M， et al. Construction of hybrid fluorescent sensor for Cu2+ detection using fluorescein-functionalized CdS quantum dots via FRET ［J］. J. Fluoresc.， 2022， 32（3）： 1099-1107. doi: 10.1007/s10895-022-02918-1http://dx.doi.org/10.1007/s10895-022-02918-1

LAPTINSKIY K A， BURIKOV S A， CHUGREEVA G N， et al. The mechanisms of fluorescence quenching of carbon dots upon interaction with heavy metal cations ［J］. Fullerenes， Nanotubes Carbon Nanostruct.， 2022， 30（1）： 46-52. doi: 10.1080/1536383x.2021.1995365http://dx.doi.org/10.1080/1536383x.2021.1995365

ZHONG Y J， CHEN A L， YIN X H， et al. Red emission carbon dots for mitoxantrone detection ［J］. Sens. Actuators B： Chem.， 2023， 382： 133535. doi: 10.1016/j.snb.2023.133535http://dx.doi.org/10.1016/j.snb.2023.133535

WANG L L， JANA J， CHUNG J S， et al. Designing an intriguingly fluorescent N， B-doped carbon dots based fluorescent probe for selective detection of NO2- ions ［J］. Spectrochim. Acta Part A： Mol. Biomol. Spectrosc.， 2022， 268： 120657-1-9. doi: 10.1016/j.saa.2021.120657http://dx.doi.org/10.1016/j.saa.2021.120657

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