综述：生物质衍生碳点（BCDs）在荧光传感应用中的最新进展

本文聚焦生物质衍生碳点（BCDs），综述其从天然资源制备的方法，探讨在检测金属离子、农药、药物分子等污染物方面的应用。BCDs凭借独特优势，为环境监测提供新途径，文中还展望其未来发展，极具科研参考价值。

　　

生物质衍生碳点（BCD^s）在荧光传感应用中的最新进展

在纳米技术飞速发展的当下，碳点（CD^s）作为极具潜力的纳米材料家族备受关注。其中，生物质衍生碳点（BCD^s）遵循绿色化学原则，源自丰富可再生的自然资源，优势显著。

合成方法

合成 BCD^s主要有自上而下和自下而上两种方法。自上而下法是将较大碳结构分解为纳米级颗粒，但该方法反应环境苛刻、需特殊设备、材料昂贵且反应时间长。自下而上法则是利用较小碳单元合成 BCD^s，因其可大规模生产、成本低且生态可持续，成为最常用的制备方法。

多种天然生物质可用于制备 BCD^s，如植物生物质中的橙汁、 cassava pulp、camphor tree waste leaves 等。水热法是最常用的合成技术，此外，溶剂热法、热解法、微波法和超声法也有报道。

结构与表征

BCD^s的结构和组成主要通过透射电子显微镜（TEM）、粉末 X 射线衍射（PXRD）、能量色散 X 射线光谱（EDX）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X 射线光电子能谱（XPS）等进行表征。TEM 分析显示，BCD^s呈球形，粒径在 2 - 5 nm 之间。

传感机制

BCD^s的合成利用自然资源，减少有害化学物质的使用，是一种环保技术。绿色合成的 BCD^s具有特定光学性质，适用于生物成像、传感和催化应用。其传感机制主要依赖与各种分析物的相互作用，可通过荧光强度、波长、量子产率（QY）、各向异性、寿命和猝灭等响应变量来识别分析物。

污染物检测应用

1. 阳离子和阴离子污染物检测：铁（Fe³⁺）是生物系统中的必需金属离子，但水中 Fe³⁺含量高于世界卫生组织（WHO）规定的 5.36 mM 时，会形成氧化铁，影响水质和水生生物，还可能导致贫血、心力衰竭和糖尿病等疾病。砷（As³⁺）用于家禽饲料和农业，天然水中 As³⁺含量超过 WHO 规定的 10 ppb 是全球性环境问题，会在人体内积累引发多种疾病。
2. 作物污染物检测：农药在现代农业中广泛使用，虽能保护作物，但可能造成环境污染并影响人类生活。基于 BCD^s的传感器用于监测农药，近年来受到广泛关注。与其他荧光团相比，BCD^s具有更优异的光学特性、更高的 QY 和更好的生物相容性。
3. 硝基化合物污染物检测：4 - 硝基苯酚、苦味酸等硝基化合物用于工业生产，但排放到环境中会造成水和土壤污染，引发头痛、头晕、恶心呕吐等健康问题。因此，检测硝基化合物十分必要，BCD^s在这方面展现出应用潜力。
4. 药物分子污染物检测：四环素、γ - 氨基丁酸、唑来膦酸（ZA）等药物分子用于治疗多种疾病，但部分药物分子有副作用，排放到水环境中可能导致其他健康问题。BCD^s可用于检测这些药物分子，保障水环境安全。

结论与展望

本文综述了从不同生物源（如植物提取物、动物提取物、废料和食品）合成碳点的方法，主要制备方法包括水热法、溶剂热法、微波法、热解法和超声法。借助 TEM、SEM、EDX、XRD、紫外 - 可见光谱和荧光光谱等分析仪器，探讨了 BCD^s的表征和光学性质。基于荧光特性，BCD^s在检测多种污染物方面发挥了重要作用。未来，BCD^s有望在环境监测和生物医学等领域取得更多突破，为解决环境和健康问题提供更有效的手段。