pH 依赖性碳点对 Fe3+离子检测灵敏度的紫外 - 可见光谱多变量分析及研究意义

为解决 Fe3+离子检测问题，研究人员以柠檬汁为原料通过水热法合成蓝色发光碳点（CDs），在不同 pH 条件下检测其对 Fe3+的灵敏度，结合 PCA、LDA、PLSR 分析发现 pH 7 为最佳检测条件，为 CDs 传感机制研究及实际应用提供参考。

　　

荧光碳点（CDs）近年来成为灵敏且特异性检测重金属离子的强大多功能纳米材料。Fe³⁺是可侵入人体和环境的最具危害性金属离子之一。本研究利用水热法从柠檬汁成功合成蓝色发光碳点，通过测量 200-700 nm 紫外 - 可见吸光度，考察不同 pH 条件（3、5、7、9、11、13）下碳点对不同浓度 Fe³⁺（0-400 μM）的灵敏度。结果表明，pH 显著影响碳点与 Fe³⁺的相互作用，导致吸光度增强响应不同。为深入了解这种 pH 依赖性性能，采用主成分分析（PCA）、线性判别分析（LDA）和偏最小二乘回归（PLSR）等多变量分析技术，结合实验数据确定了 pH 水平、碳点的 π-π和 n-π电子跃迁与 Fe³⁺传感性能之间的显著相关性。根据 PLSR 模型，pH 7 是实际应用的理想选择，因其在 Fe³⁺溶解度和碳点传感能力之间提供最佳平衡，与环境和生理条件密切匹配。这项工作有助于了解基于碳点的传感机制，并强调多变量分析在提升材料性能以用于生物化学和环境领域实际应用中的价值。