钼氮共掺杂碳点的荧光检测Cr2O72?与木犀草素及其防伪应用研究

推荐：针对Cr2O72?和木犀草素传统检测方法成本高、耗时长的问题，研究人员通过一步水热法合成钼氮共掺杂碳点（Mo, N-CDs），其量子产率达41.5%，兼具优异稳定性，可快速（<10 s）高灵敏度检测（检测限分别为0.96 μM和0.64 μM），并成功应用于实际样品分析和荧光防伪墨水开发，为环境监测与药物分析提供新策略。

　　

论文解读
环境污染和药物质量控制是当今社会面临的重大挑战。其中，重铬酸根离子（Cr₂O₇^2?）作为电镀、冶金等行业排放的有毒污染物，对水体生态和人体健康构成威胁；而天然黄酮类化合物木犀草素（luteolin）虽具有抗菌、抗氧化等药理活性，但其精准检测仍依赖昂贵仪器。传统方法如原子吸收光谱、高效液相色谱（HPLC）等存在操作繁琐、灵敏度不足等问题。因此，开发快速、低成本且高灵敏的检测技术迫在眉睫。

针对这一需求，中国某研究机构的研究人员通过一步水热法，以L-精氨酸（L-arginine）、钼酸铵和1-芘甲醛为前体，成功合成钼氮共掺杂碳点（Mo, N-CDs）。该材料在494 nm处发射青色荧光，量子产率高达41.5%，并展现出卓越的pH稳定性、耐盐性和抗光漂白能力。研究证实，Mo, N-CDs可作为“开关”传感器，实现对Cr₂O₇^2?（线性范围0–50 μM，检测限0.96 μM）和木犀草素（线性范围0–45 μM，检测限0.64 μM）的快速检测（响应时间<10 s），实际样品回收率达93–110%。此外，Mo, N-CDs水溶液直接用作荧光墨水，展现出优异的防伪效果。相关成果发表于《RSC Advances》，为环境监测和药物分析提供了创新工具。

关键技术方法
研究采用水热法合成Mo, N-CDs，通过透射电镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）表征其形貌与元素组成；利用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱分析光学特性；通过荧光寿命和zeta电位实验探究猝灭机制；实际样本检测涵盖自来水、湖水和药品（如独一味胶囊）。

研究结果

1. 合成与表征
   Mo, N-CDs粒径为1.7±0.04 nm，晶格间距0.15 nm，XPS证实Mo^2+/3+/4+/6+和N成功掺杂。FTIR显示表面含C–N、C–O和Mo–O键，赋予材料高稳定性。

2. 光学性能
   材料在365 nm激发下发射494 nm荧光，量子产率41.5%。其在pH 3–12、高盐（100 mM NaCl）及高温（85°C）下荧光强度稳定，具备实际应用潜力。

3. Cr₂O₇^2?检测
   Mo, N-CDs对Cr₂O₇^2?具有高选择性，抗干扰实验验证其可靠性。猝灭机制分析表明，95.34%源于内滤效应（IFE），紫外吸收重叠与寿命不变支持该结论。

4. 木犀草素检测
   除IFE（80.55%）外，静态猝灭参与作用，UV-vis中新吸收峰证实基态复合物形成。药品检测中，独一味胶囊的木犀草素含量测定结果可靠（RSD<3.39%）。

5. 防伪应用
   Mo, N-CDs墨水在紫外光下显现清晰荧光图案，信息加密效果显著，且荧光可维持数月。

结论与意义
该研究首次报道了Mo, N-CDs的合成及其双功能检测应用。其高量子产率和快速响应特性克服了传统碳点传感器的局限性，而基于IFE和静态猝灭的机制解析为设计新型荧光探针提供了理论参考。实际样本检测验证了方法的可靠性，荧光墨水拓展了材料在防伪领域的应用。这一成果不仅为环境污染和药物质量控制提供了高效工具，也为多功能纳米材料的开发开辟了新思路。