基于壳聚糖-三聚氰胺碳点的合成及其在钒酸盐(V)阴离子检测中的应用研究

针对环境中痕量钒(V)离子检测的难题，研究人员通过水热法合成氮掺杂荧光碳点(C-dots)，建立了一种高灵敏度、高选择性的钒酸盐检测方法。该研究利用壳聚糖-三聚氰胺体系制备的碳点具有412 nm绿色荧光特性，在pH 9.87碱性条件下与VO2+特异性结合导致荧光猝灭，检测限达100-700 μg/0.1 mL，为环境监测和生物医学检测提供了新工具。

　　

钒元素在工业催化、生物医药等领域具有重要价值，但人体内钒含量异常会引发多种疾病。环境中钒主要以VO₂⁺和VO²⁺形态存在，现有检测方法存在成本高、操作复杂等问题。为此，研究人员开发了一种基于荧光碳点(C-dots)的新型检测技术。

研究团队通过水热法（180°C，5小时）将壳聚糖与三聚氰胺复合，经冷冻干燥和高效液相色谱纯化，制备出粒径<100 nm的氮掺杂碳点。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、纳米颗粒追踪分析(NTA)和扫描电镜(SEM)表征材料特性，利用荧光分光光度计研究其与钒离子的相互作用。

3.1 碳点特性表征
FT-IR显示碳点表面富含-OH(3310 cm^-1)、-NH(3224 cm^-1)和C=O(1634 cm^-1)等官能团。NTA检测显示粒径主要分布在1-30 nm，量子产率达0.82。SEM证实其为含C、N、O元素的球形结构，最大激发/发射波长分别为338/412 nm。

3.2 钒(V)离子检测
在pH 9.87碱性条件下，碳点与VO₂⁺形成复合物导致荧光强度从1650降至450。浓度梯度实验显示100-700 μg/0.1 mL范围内呈线性响应(R²=0.9994)。干扰实验表明CrO₄^2-和MnO₄^-会产生干扰，但可通过H₂O₂还原消除。实际水样检测结果与ICP-OES法一致(t_计算=0.36< t_表)。

该研究创新性地开发出壳聚糖基碳点荧光探针，解决了传统方法检测限高、抗干扰能力差的问题。其高选择性源于碱性环境下钒酸盐与碳点表面官能团的特异性结合，为环境重金属监测和生物医学应用提供了新思路。论文发表于《Chinese Journal of Analytical Chemistry》，对推动纳米荧光传感技术的发展具有重要意义。