论文部分内容阅读
维生素C（Vitamin C,Vc）是一种常见的水溶性维生素,具有良好的抗氧化性,在人体生长,新陈代谢和发育中发挥重要作用。但是人体自身不能合成Vc,其缺乏可能导致感冒,坏血病,精神疾病,不孕和癌症等疾病。人体日常所需Vc主要通过摄入水果获得,Vc含量的变化是判断水果新鲜度和耐储藏性的重要指标之一,建立快速有效的水果中Vc检测方法具有重要意义。碳点（CDs）是一类新型的零维碳纳米材料,具有优良的光学性能,且易于制备。CDs荧光可被某些物质猝灭,加入分析物后由于其对猝灭剂更强的亲和力或者反应活性可以将其从CDs表面竞争下来使得荧光恢复,根据这种原理可以构建开关型传感器。氮、硫和磷等杂原子掺杂不仅可以改变CDs的荧光发光性能,而且还可以提供更多的结合位点。本研究以氮硫共掺杂碳点（N,S-CDs）为荧光源,利用Fe3+对N,S-CDs的荧光猝灭作用和Vc诱导的CDs荧光恢复构建了检测水果中Vc的开关型荧光传感器。主要研究结果如下:1.以柠檬酸和硫脲为前驱体,通过一锅水热法制备了氮硫共掺杂碳点（N,S-CDs）,并对该N,S-CDs进行了形貌、光学、表面基团表征和量子产率的测定。TEM表征表明所制备的N,S-CDs为准球形的点,粒径分布范围为2.35-7.95 nm,平均直粒径为5.12 nm。最佳激发和发射波长分别为360 nm和440 nm,并且N,S-CDs的荧光发射在300-400 nm范围内具有荧光激发不依赖性。红外光谱和XPS表明N,S-CDs表面富含-OH、-COOH和-NH2等亲水性基团。以硫酸奎宁为参比,N,S-CDs的量子产率为25.23%,较未掺杂CDs,量子产率显著提高。2.向N,S-CDs溶液中加入Fe3+猝灭N,S-CDs荧光,以Fe3+/N,S-CDs为传感体系检测Vc。以检测体系pH、Fe3+浓度、荧光猝灭/恢复孵育时间为单因素优化了检测条件。得到最优检测条件为pH=6.0,Fe3+终浓度为0.5 mmol/L,3 min荧光猝灭和14 min荧光恢复孵育时间。3.在最优条件下,该荧光传感器对10-200μmol/L的Vc具有良好的线性响应,检测限（LOD,3σ/K）为4.69μmol/L。5次重复检测20、80、200μmol/L Vc标准溶液的精密度分别为0.98%、1.36%、1.02%（RSDs）。4.水果中含有的糖类、有机酸、甘氨酸、以及常见离子(Ca2+、Na+和K+)等可能对检测具有干扰作用。选择性试验表明,Vc浓度为20μmol/L时,100μmol/L的糖类和甘氨酸、草酸以及2 mmol/L的Ca2+、Na+和K+对Vc检测结果无显著性影响（荧光响应低于5%）。酒石酸、柠檬酸、苹果酸和谷胱甘肽（100μmol/L）有微弱的影响。5.利用构建的传感器检测猕猴桃、西红柿、柑橘、梨、葡萄和苹果六种水果样品中Vc含量,并将检测结果与标准方法对照。实际样品分析表明,该法的分析结果与邻苯二胺荧光法的检测结果一致（P>0.05）,表明该法具有一定的准确性和可行性。6.UV-vis、FT-IR和XPS等技术用于检测机理研究,结果表明,Fe3+通过与N,S-CDs表面上的-COOH和-NH2之间发生非辐射光诱导电子转移（PET）导致荧光猝灭,并且引入的氮和硫可以促进N,S-CDs和Fe3+之间的电子转移。加入Vc后由于Vc将Fe3+还原为Fe2+,部分-NH2从配合物上释放,-NH2作为能量陷阱使得N,S-CDs荧光恢复。本研究开发了一种简便、快速的开关型荧光传感器检测水果中Vc含量,可以为常见水果中Vc的快速检测、判断水果新鲜度提供一定的理论及技术依据。