铜掺杂生物质碳量子点-PM6聚合物供体协同增强固态电化学发光传感器用于辣椒粉中罗丹明B的超灵敏检测

本研究创新性地利用哈密瓜皮衍生的铜掺杂生物质碳量子点(Cu-CQDs)与聚合物供体PM6构建固态电化学发光(ECL)传感器，通过层状修饰策略实现罗丹明B(RhB)在5.0×10?13-5.0×10?8 M范围内的超灵敏检测。Cu掺杂显著提升CQDs的ECL强度，PM6的电子供给特性与壳聚糖(CS)的稳定作用协同增强传感器性能，为食品安全监测提供新方法。

　　

Highlight

试剂

磷酸盐缓冲溶液(PBS)通过精确混合磷酸二氢钠(NaH₂PO₄)和磷酸氢二钠(Na₂HPO₄)配制。所有化学试剂包括氯化钠(NaCl)、硝酸铜(Cu(NO₃)₂)、焦糖色(CP)、维生素B₁(VB₁)、维生素B₂(VB₂)、山梨酸钾(PS)和味精(SG)均购自上海阿拉丁试剂有限公司。PM6材料由长春师范大学张有地教授课题组惠赠。

Cu-CQDs的表征

图1A展示了合成的铜掺杂碳量子点(Cu-CQDs)的透射电镜(TEM)结果。观察发现近圆形的CQDs带有等距彩色平行衍射条纹，粒径分布2.9-7.3 nm（插图），平均尺寸5.25 nm。高分辨TEM显示Cu-CQDs具有准球形形貌，晶格条纹间距0.28 nm对应石墨烯的(100)晶面，证实成功构建碳核结构。X射线光电子能谱(XPS)全谱显示C、N、O、Cu特征峰，其中Cu 2p轨道结合能证实Cu以+2价态存在。荧光光谱显示Cu-CQDs在320 nm激发下于425 nm处呈现最强发射峰，量子产率达18.7%，较未掺杂CQDs提升3.2倍。

结论

我们成功利用废弃哈密瓜皮制备铜掺杂生物质碳量子点(Cu-CQDs)，金属铜掺杂显著增强了CQDs的电化学发光性能。基于此，本研究将Cu-CQDs作为发光试剂，与聚合物供体PM6协同构建了罗丹明B(RhB)检测电化学发光(ECL)传感器。PM6在传感器构建中发挥双重作用：其层状结构作为Cu-CQDs载体增加电极表面有效浓度，电子供给特性促进体系电子转移。壳聚糖(CS)修饰外层进一步提升传感器稳定性，最终实现对辣椒样品中RhB的超灵敏检测。