电化学氧化法合成硫掺杂双模态发射碳点及其对S2- 和Cu2+ 的比例荧光传感研究

针对环境污染物S2- 和Cu2+ 检测的灵敏度与选择性难题，研究人员通过电化学氧化法开发了硫掺杂双模态发射碳点（BS-CDs）。该材料在280 nm激发下呈现350 nm（π-π跃迁）和405 nm（n-π跃迁）双发射峰，实现了对S2- （检测限28 nM）和Cu2+ （137 nM）的高选择性比例荧光传感，为环境监测和生物医学分析提供了新型纳米传感器。

　　

论文解读：

研究背景与意义
工业活动中铜和硫化物的广泛应用导致环境中S^2-
和Cu²⁺
污染日益严重。高浓度S^2-
可引发窒息和神经损伤，而Cu²⁺
过量与阿尔茨海默病等疾病相关。传统检测方法如原子吸收光谱（AAS）存在耗时长、无法检测非金属离子等局限。荧光传感技术虽快速灵敏，但单峰碳点（CDs）易受环境干扰。比例型双模态发射碳点（B-CDs）通过自校准特性可克服此缺陷，但现有制备方法多需复杂耦合或高温处理。因此，开发简易、稳定的本征型B-CDs成为研究热点。

华中科技大学的研究团队在《Applied Surface Science》发表研究，提出一种室温电化学氧化法合成硫掺杂双模态发射碳点（BS-CDs），以石墨为电极、对甲苯磺酸钠为电解质，成功构建了无需外源荧光团的S^2-
/Cu²⁺
比例传感器。

关键技术方法
研究采用电化学氧化法（室温常压）合成BS-CDs，通过透射电镜（TEM）、拉曼光谱（Raman）、X射线光电子能谱（XPS）等表征形貌与化学结构，紫外-可见吸收光谱（UV-vis）和荧光寿命分析揭示发光机制，动态光散射（DLS）评估粒径分布，并系统测试了pH稳定性、离子选择性及实际样本检测性能。

研究结果

1. 材料表征：TEM显示BS-CDs呈准球形（1.5±0.2 nm），XPS证实硫成功掺杂（C-S键占比12.3%）。
2. 光学特性：280 nm激发下产生350 nm（核态π-π跃迁）和405 nm（硫掺杂表面态n-π跃迁）双发射峰，荧光量子产率达18.7%。
3. 传感性能：S^2-
   通过静态猝灭选择性抑制405 nm峰（线性范围0-300 μM），Cu²⁺
   则通过动态猝灭降低350 nm信号（0-500 μM），抗干扰实验显示对常见离子（Na⁺
   、K⁺
   等）无响应。
4. 实际应用：在湖水及血清样本中回收率达96.3-104.2%，验证了实用可靠性。

结论与意义
该研究创新性地通过硫掺杂策略在室温下制备出本征型BS-CDs，其双发射峰分别源自碳核与表面态，解决了传统B-CDs制备复杂、稳定性差的问题。所构建的比例传感器兼具高灵敏度（nM级检测限）、宽线性范围和优异抗干扰能力，为环境重金属/硫污染监测及生物标志物分析提供了新工具。研究不仅拓展了电化学合成CDs的应用边界，也为设计多功能比例荧光纳米传感器提供了理论参考。