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亚硝酸盐(NO??)检测存在传统方法成本高、试剂有毒等问题。研究人员采用一锅法合成 CsPbBr?@C?H?NO?S 复合量子点,其在水中稳定性优异,构建的荧光传感器对 NO??检测限达 3.30 nM,线性范围 0.01–50.00 μM,为亚硝酸盐检测提供新策略。
民以食为天,食以安为先。肉类加工中常用的亚硝酸盐(NO??)虽能改善肉质和抑菌,但其摄入后可能与胺类物质生成致癌的 N - 亚硝胺,引发胃癌、食管癌等健康问题,因此精准检测食品中 NO??至关重要。传统检测方法如色谱法、毛细管电泳法成本高,且易受金属离子干扰;比色法虽简便灵敏,但所用试剂盐酸萘乙二胺具有毒性和致癌性,亟需安全高效的替代方案。荧光检测法因快速、便捷和选择性好等优势崭露头角,然而现有纳米材料探针如碳点(CDs)、金纳米簇(AuNCs)存在荧光量子产率低等局限,制约检测性能提升。钙钛矿量子点(PQDs)凭借高量子产率、可调发光波长等特性成为新热点,其中 CsPbBr?量子点(CsPbBr? QDs)潜力显著,但其在水相中易水解、稳定性差,限制实际应用。
为突破上述瓶颈,福州大学的研究人员开展了相关研究,旨在开发一种稳定高效的荧光传感材料用于亚硝酸盐检测。研究团队通过一锅法成功合成 CsPbBr?@C?H?NO?S 复合材料,并将其应用于亚硝酸盐的荧光传感检测,相关成果发表在《Food Chemistry》。
研究人员主要采用的关键技术方法包括:通过透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X 射线光电子能谱(XPS)和 X 射线衍射(XRD)对合成的复合材料进行形貌和结构表征;利用荧光光谱技术研究复合材料对亚硝酸盐的响应性能,考察其荧光强度与亚硝酸盐浓度的线性关系及检测限;通过实际样品(如香肠)检测验证传感器的实用性。
复合材料的合成与表征
研究通过简单的尖端超声破碎法,仅用 22 分钟便完成 CsPbBr?@C?H?NO?S 复合材料的一锅法合成。TEM 图像显示,合成 12 分钟时,溶液中的复合材料呈单分散立方颗粒,平均直径约 15 nm,表明 CsPbBr?量子点成功合成且分散性良好。FTIR、XPS 和 XRD 等表征进一步证实了无水 4 - 氨基苯磺酸(C?H?NO?S)对 CsPbBr?量子点表面配体的钝化作用,以及复合材料的晶体结构和化学组成。
复合材料的稳定性研究
将 CsPbBr?@C?H?NO?S 复合材料在水中浸泡 5 天后,其荧光衰减仅为 2.20%,且在长期储存(4 个月)中仍保持优异的发光性能,表明该复合材料在水相中具有极高的稳定性,这得益于 C?H?NO?S 对 CsPbBr?量子点表面的有效钝化,形成了保护性外壳,避免其直接接触水和氧气,解决了 CsPbBr?量子点在含水介质中稳定性差的难题。
亚硝酸盐荧光传感检测性能
将 CsPbBr?@C?H?NO?S 复合材料用于构建亚硝酸盐荧光传感器。结果表明,在 0.01–50.00 μM 浓度范围内,荧光强度与亚硝酸盐浓度呈线性关系,检测限低至 3.30 nM,展现出高灵敏度和宽检测范围。由于亚硝酸盐(NO??)与铅离子(Pb2?)的结合亲和力强于溴离子(Br?),NO??会与 CsPbBr?@C?H?NO?S 中的 Pb2?作用,导致复合材料荧光猝灭,基于此实现了对亚硝酸盐的特异性检测。实际香肠样品检测中,该传感器也表现出良好的准确性和可靠性,为食品中亚硝酸盐的检测提供了实用工具。
研究结论表明,该团队开发的一锅法合成 CsPbBr?@C?H?NO?S 复合材料的策略简单高效,所得复合材料在水相中稳定性优异,构建的荧光传感器对亚硝酸盐检测灵敏度高、选择性好,且避免了传统比色法中有毒试剂的使用,为亚硝酸盐的安全检测提供了新的技术路径。该研究不仅拓展了钙钛矿量子点在食品安全检测领域的应用,也为其他易水解纳米材料的稳定性提升和功能化应用提供了借鉴思路,对保障食品安全和人类健康具有重要意义。