利用农业玉米须废弃物制备多功能碳纳米点的绿色生产方法：在重金属（Fe3?/Cu2?）荧光检测及体外细胞毒性研究中的应用

《Scientific Reports》：Green production of multi-functional carbon dots from agricultural corn silk waste: application in heavy metal (Fe3+/Cu2+) fluorometric sensing and in vitro cytotoxicity

　　

摘要

玉米须（CS）作为一种丰富的农业废弃物，通常通过热水解处理和微波辅助合成等能耗较高的方法转化为碳点（CDs）。相比之下，本研究提出了一种新型的、简单的、非热处理（非合成）且无需化学试剂的提取策略，能够在常温条件下直接从玉米须中制备出碳点。所制备碳点的性能通过透射电子显微镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和光致发光（PL）光谱进行了全面表征。尽管现有文献广泛报道了源自生物质的碳点作为Fe³⁺检测探针的应用，但它们在Cu²⁺检测方面的应用仍然较为有限，并且通常需要复杂的表面修饰。值得注意的是，我们通过非合成方法提取的碳点对Cu²⁺离子表现出极高的灵敏度，其检测限（LOD）仅为33 nM。此外，为了明确加工条件的影响，我们系统研究了玉米须在不同温度下的热碳化过程。研究发现，制备方法起到了功能转换的作用：非合成路径适用于Cu²⁺的检测，而热水解处理在200°C时能够优化Fe³⁺的检测效果，并在240°C时增强其抗菌活性。这项工作首次实现了无需能量输入的非合成方法将玉米须转化为高性能的Cu²⁺纳米探针，为将生物质转化为多功能纳米材料提供了一个可持续且可调节的平台。