利用氮和磷共掺杂的碳点对四环素、Cr6+及乙二醇的选择性荧光检测研究

《Langmuir》：Study on the Selective Fluorescent Detection of Tetracycline, Cr6+, and Ethylene Glycol Using Nitrogen- and Phosphorus-Co-Doped Carbon Dots

　　

摘要

在这项研究中，通过溶剂热法在180℃下加热6小时，成功制备了两种氮和磷共掺杂的碳点（N,P₁-CDs 和 N,P₂-CDs）。该方法使用了邻苯二胺和磷酸以及2-氨基对苯二甲酸和磷酸作为前驱体。通过X射线衍射仪、透射电子显微镜、X射线光电子能谱仪、傅里叶变换红外光谱仪和Zeta电位仪等仪器对样品进行了表征，证实了氮和磷的成功共掺杂。N,P₁-CDs 和 N,P₂-CDs 的Zeta电位分别为8.04 mV和7.12 mV，相应的荧光量子产率分别为11.38%和13.2%。这两种碳点均表现出优异的pH耐受性和长期的荧光稳定性。作为荧光探针，它们对Cr⁶⁺、四环素（TC）和乙二醇（EG）的检测性能进行了系统研究。在5–140 μg/mL的浓度范围内，这两种碳点均能够对Cr⁶⁺实现定量检测，并显示出明显的选择性：N,P₂-CDs在检测TC方面表现出更优的性能，而N,P₁-CDs则能特异性地识别EG。所有检测系统均表现出良好的线性关系和相对较低的检测限（LOD），其中N,P₁-CDs对EG的检测限低至0.1052 μM。共存离子实验验证了这两种探针良好的抗干扰能力，且N,P₂-CDs的稳定性更佳。在含Cr⁶⁺的自来水、河水等实际水体样本中，检测结果令人满意，其荧光淬灭效率均超过93%。机理分析表明，N,P-CDs对Cr⁶⁺的检测机理是基于光诱导的电子转移过程。EG和TC引起的荧光淬灭效应源于氢键的协同作用及内部过滤效应。这种双碳点系统能够同时实现重金属、抗生素和有机溶剂的多目标检测，从而拓展了基于碳的荧光材料在环境污染物监测中的应用前景。