溴掺杂红色荧光碳点高效银离子传感器的设计与性能研究

针对银离子(Ag+)检测中传统方法复杂、红光碳点(RCDs)合成效率低的难题，研究人员通过一锅水热法合成溴掺杂红光碳点(Br-RCDs)，实现23.04%的高荧光量子产率(PLQY)。该传感器对Ag+展现出0.116 μM的检测限和0-17.5 μM的线性范围，其表面溴原子通过静态猝灭机制增强选择性，为环境监测提供新型纳米探针。

　　

银离子(Ag⁺)作为工业废水中的常见污染物，可通过破坏蛋白质巯基和诱发氧化应激威胁生态系统。尽管原子吸收光谱等方法能检测Ag⁺，但其设备复杂且成本高昂。碳点(CDs)因其优异的光学性能和生物相容性成为理想替代方案，但红光碳点(RCDs)存在合成效率低、选择性差等瓶颈。山东师范大学和广东省科研团队在《Surfaces and Interfaces》发表的研究，通过分子设计突破这些限制。

研究采用3-溴-1,2-苯二胺为前体，通过精确控制邻位溴的空间位阻效应，在水热反应中同步实现碳核形成与表面溴功能化。关键实验技术包括：透射电镜(TEM)表征纳米结构、核磁共振(¹H NMR)解析二氢喹啉(DHQP)发光骨架、荧光光谱评估Ag⁺猝灭效应。

【Morphology and Composition of Br-RCDs】
TEM显示Br-RCDs具有2.4 nm平均粒径和0.21 nm晶格间距，X射线光电子能谱(XPS)证实溴以C-Br键形式存在（含量达3.58 at%），这种结构使荧光量子产率提升至23.04%，远超多数报道的RCDs。

【Optical Properties】
紫外可见光谱在280/520 nm处出现特征吸收峰，对应DHQP结构的π-π*/n-π*跃迁。发射光谱显示溴掺杂使红光发射(620 nm)强度提高1.8倍，且激发波长依赖性减弱，表明表面态统一化。

【Ag⁺ Detection Performance】
在17种金属离子中，Br-RCDs对Ag⁺的猝灭常数(K_sv)达1.15×10⁴ M^-1，选择性系数超过竞争离子20倍。机理研究表明Ag⁺与溴原子形成配位复合物，通过光诱导电子转移(PET)导致静态猝灭，该过程符合Stern-Volmer方程。

该研究创新性地利用卤素掺杂策略，将检测限降低至0.116 μM（优于多数蓝光CDs），且抗干扰能力显著提升。所提出的邻位取代合成方法为功能性CDs设计提供普适性方案，其红光特性更适用于复杂生物样本检测。团队进一步发现溴原子可增强CDs表面电荷分布，这为开发其他重金属传感器开辟新途径。