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CN115141626A - 一种硫量子点的制备方法及其在测定水样中头孢噻肟钠的应用 - Google Patents

一种硫量子点的制备方法及其在测定水样中头孢噻肟钠的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硫量子点的制备方法及其在测定水样中头孢噻肟钠的应用，硫量子点的制备过程为：在反应容器中依次加入6.50mL H2O，6.50mL、50mmol/L的精氨酸和3.00mL、0.2mol/L的硫脲，于120℃搅拌条件下加入4.00mL、3wt%的双氧水并于120℃反应5.5h，最终合成浅黄色荧光硫量子点。本发明还具体公开了该硫量子点在测定水样中头孢噻肟钠的应用。本发明以硫脲为硫源，精氨酸为保护剂，采用自下而上方法一步合成硫量子点，基于该硫量子点具有高选择性识别头孢噻肟钠的独特特征，建立了高选择性、高灵敏检测头孢噻肟钠的新方法，并成功应用于水样中头孢噻肟钠的测定。

Description

一种硫量子点的制备方法及其在测定水样中头孢噻肟钠的 应用
技术领域
本发明属于荧光检测技术领域，具体涉及一种硫量子点的制备方法及其在测定水样中头孢噻肟钠的应用。
背景技术
头孢噻肟钠(CEM)在水体中的残留将引起细菌的耐药性，进而对环境和健康造成严重的潜在威胁。目前测定水样中头孢噻肟钠的方法有：高效液相色谱法、薄层色谱法、快速原子撞击质谱法等。这些方法分离效果和和灵敏度好，但仪器贵，难以实现快速分析。荧光分析法具有灵敏度高、仪器设备较便宜等优点，为开发快速测定水样中头孢噻肟钠荧光分析法提供了可能。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种硫量子点的制备方法及其在测定水样中头孢噻肟钠的应用，该方法以硫脲为硫源，精氨酸(Arg)为保护剂，采用自下而上方法一步合成硫量子点，基于该硫量子点具有高选择性识别头孢噻肟钠的独特特征，建立了高选择性、高灵敏检测头孢噻肟钠的新方法，并成功应用于水样中头孢噻肟钠的测定。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种硫量子点的制备方法，其特征在于具体步骤为：在反应容器中依次加入6.50mL H2O，6.50mL、50mmol/L的精氨酸和3.00mL、0.2mol/L的硫脲，于120℃搅拌条件下加入4.00mL、3wt％的双氧水并于120℃反应5.5h，最终合成浅黄色荧光硫量子点，记为SQDS@Arg。
本发明所述的硫量子点在测定水样中头孢噻肟钠的应用，其特征在于具体步骤为：
步骤S1：标准曲线的绘制，将上述制备的硫量子点用纯净水稀释4倍，取1.00mL经稀释后的硫量子点溶液，0.50mL、pH＝4.0的BR缓冲溶液和不同梯度浓度的头孢噻肟钠溶液，分别定容至4.00mL，于25℃反应20min，在λex＝287nm下，分别测定空白溶液和头孢噻肟钠存在时体系的荧光强度F0和F，计算△F＝F0-F，头孢噻肟钠浓度在0-40μM范围内，△F与其呈现良好的线性关系，线性方程为：△F＝7.5662C+15.8669，R2＝0.9922，检出限为0.62μM；
步骤S2：水样中头孢噻肟钠的测定，将上述制备的硫量子点用纯净水稀释4倍，取1.00mL经稀释后的硫量子点溶液，0.50mL、pH＝4.0的BR缓冲溶液和待测水样，定容至4.00mL，于25℃反应20min，在λex＝287nm下，测定反应体系的荧光强度，根据测定的荧光强度和步骤S1得到的线性方程实现待测水样中头孢噻肟钠的测定。
本发明与现有技术相比具有以下优点和有益效果：本发明以硫脲为硫源，精氨酸为保护剂，采用自下而上方法一步合成硫量子点。传统硫量子点合成通过以高分子聚合物为保护剂，而本发明以小分子化合物精氨酸为保护剂，为调控硫量子点的荧光性能拓展其应用范围提供了广阔空间。本发明制备的硫量子点具有高选择性识别头孢噻肟钠的独特特征。本发明提供的硫量子点荧光探针测定体系，对水样中头孢噻肟钠识别选择性强且灵敏度高。
附图说明
图1为不同原料合成硫量子点的可行性分析图；
图2为硫量子点的激发光谱与发射光谱图；
图3为pH值对硫量子点稳定性的影响曲线；
图4是离子强度对硫量子点稳定性的影响曲线；
图5是绘制标准曲线；
图6是测定体系的选择性和抗干扰性能曲线。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例
在反应容器中依次加入6.50mL H2O，6.50mL、50mmol/L的精氨酸和3.00mL、0.2mol/L的硫脲，于120℃搅拌条件下加入4.00mL、3wt％的双氧水并120℃反应5.5h，最终合成浅黄色荧光硫量子点，记为SQDS@Arg。
标准曲线的绘制，将上述制备的硫量子点用纯净水稀释4倍，取1.00mL经稀释后的硫量子点溶液，0.50mL、pH＝4.0的BR缓冲溶液和不同梯度浓度的头孢噻肟钠溶液，分别定容至4.00mL，于25℃反应20min，在λex＝287nm下，分别测定空白溶液和头孢噻肟钠存在时体系的荧光强度F0和F，计算△F＝F0-F，头孢噻肟钠浓度在0-40μM范围内，△F与其呈现良好的线性关系，线性方程为：△F＝7.5662C+15.8669，R2＝0.9922，检出限为0.62μM，头孢噻肟钠浓度分别为10μM和30μM，平行测定15次的相对标准偏差为0.19％和0.30％，该方法重现性好；
水样中头孢噻肟钠的测定，将上述制备的硫量子点用纯净水稀释4倍，取1.00mL经稀释后的硫量子点溶液，0.50mL、pH＝4.0的BR缓冲溶液和待测水样，定容至4.00mL，于25℃反应20min，在λex＝287nm下，测定反应体系的荧光强度，根据测定的荧光强度和步骤S1得到的线性方程实现待测水样中头孢噻肟钠的测定。
图1为不同原料合成硫量子点的可行性分析曲线。合成硫量子点的最优条件为：于圆底烧瓶中依次加入6.50mL H2O，6.50mL精氨酸(50mmol/L)和3.00mL硫脲(0.2mol/L)，于120℃搅拌条件下加入4.00mL、3wt％的双氧水并于120℃反应5.5h。在最优合成试验条件下，如保持反应温度、时间和反应体系的体积(20.00mL)不变，为了考察硫脲、过氧化氢和精氨酸不可或缺，进一步分别考察了精氨酸、硫脲、精氨酸+过氧化氢、硫脲+过氧化氢、精氨酸+硫脲、精氨酸+硫脲+过氧化氢等体系的荧光性能(如图1所示)。由图1可知，只有在精氨酸、硫脲、过氧化氢三者共存条件下，才能成功合成硫量子点。
图2为硫量子点的激发光谱与发射光谱图。由图2可知，制备的硫量子点(SQDS@Arg)的最大激发波长为287nm，最大发射波长为340nm。
图3为pH值对硫量子点稳定性的影响曲线。由图3可知，pH值在3.0-6.0范围内，硫量子点荧光性能保持稳定。
图4为离子强度对硫量子点稳定性的影响曲线。图4给出了氯化钠浓度分别是10mM、20mM、30mM、40mM、50mM、60mM、80mM、100mM、150mM、200mM、250mM、300mM、500mM对硫量子点荧光性能的影响。在较高离子强度条件下，硫量子点荧光性能略有降低。
图5为标准曲线。将制备的硫量子点用纯净水稀释4倍，取1.00mL经稀释后的硫量子点溶液，0.50mL BR缓冲溶液(pH＝4.0)和不同梯度浓度的头孢噻肟钠(CEM)溶液，定容至4.00mL，于25℃反应20min，在λex＝287nm下，分别测定空白溶液和头孢噻肟钠存在时体系的荧光强度F0和F，计算△F＝F0-F。头孢噻肟钠(CEM)浓度在0-40μM范围内，△F与其呈现良好的线性关系。线性方程为：△F＝7.5662C+15.8669，R2＝0.9922。
图6为测定体系的选择性和抗干扰性能曲线。将制备的硫量子点用纯净水稀释4倍，取100mL经稀释后的硫量子点溶液，0.50mL BR缓冲溶液(pH＝4.0)，加入头孢噻肟钠和/或干扰物质，定容至4.00mL，于25℃反应20min，在λex＝287nm下，测定体系的荧光强度。其中Hg2+、Mn2+、Cu2+、Fe3+、Cr(Ⅵ)、Pb2+、Fe2+等离子浓度和头孢噻肟钠浓度相同，均为30μM。而F-、Br-、NO2 -、HCO3 -、Na+、NH4 +、K+、CO3 2-、NO3 -、Mg2+、Ni2+、Cl-、Ca2+、Cd2+、Cr3+、Co2+、Ba2+、Zn2+、Ag+、SO4 2-、SO3 2-、三聚氰胺(Melamie)、谷氨酸(Glu)、L-亮氨酸(Leu)、L-异亮氨酸(Ile)、淀粉(ST)、赖氨酸(Lys)、葡萄糖(Glu)、蔗糖(SUC)等干扰离子浓度为100μM。图6(A)、6(B)、6(C)和6(D)表明，本发明提供的测定体系具有高选择性识别头孢噻肟钠的独特特征和强的抗干扰能力，仅对相同浓度的Fe3+、Cr(Ⅵ)、Fe2+等离子略有响应。
测定方法的应用
取自来水(水样1)、地下水(水样2)、河水(水样3)和湖水(水样4)，过滤后备用。将制备的硫量子点用纯净水稀释4倍，取1.00mL经稀释后的硫量子点溶液，0.50mL BR缓冲溶液(pH＝4.0)和一定体积的待测水样，定容至4.00mL，于25℃反应20min，在λex＝287nm下，分别测定空白溶液和头孢噻肟钠存在时体系的荧光强度F0和F。水样中均未检测出头孢噻肟钠(CEM)。进一步开展加标回收试验，分别加入10μM和30μM的头孢噻肟钠，实验结果如表1所示。加标回收率在99.8％-100.2％，相对标准偏差(RSD)在0.04％-0.29％范围内。这表明本发明提供的荧光测定法能够成功应用于水样中头孢噻肟钠(CEM)分析。
表1水样中头孢噻肟钠的测定
Figure BDA0003766316620000041
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (2)

1.一种硫量子点的制备方法，其特征在于具体步骤为：在反应容器中依次加入6.50mLH2O，6.50mL、50mmol/L的精氨酸和3.00mL、0.2mol/L的硫脲，于120℃搅拌条件下加入4.00mL、3wt％的双氧水并于120℃反应5.5h，最终合成浅黄色荧光硫量子点。
2.根据权利要求1所述的方法制备的硫量子点在测定水样中头孢噻肟钠的应用，其特征在于具体步骤为：
步骤S1：标准曲线的绘制，将上述制备的硫量子点用纯净水稀释4倍，取1.00mL经稀释后的硫量子点溶液，0.50mL、pH＝4.0的BR缓冲溶液和不同梯度浓度的头孢噻肟钠溶液，分别定容至4.00mL，于25℃反应20min，在λex＝287nm下，分别测定空白溶液和头孢噻肟钠存在时体系的荧光强度F0和F，计算△F＝F0-F，头孢噻肟钠浓度在0-40μM范围内，△F与其呈现良好的线性关系，线性方程为：△F＝7.5662C+15.8669，R2＝0.9922，检出限为0.62μM；
步骤S2：水样中头孢噻肟钠的测定，将上述制备的硫量子点用纯净水稀释4倍，取1.00mL经稀释后的硫量子点溶液，0.50mL、pH＝4.0的BR缓冲溶液和待测水样，定容至4.00mL，于25℃反应20min，在λex＝287nm下，测定反应体系的荧光强度，根据测定的荧光强度和步骤S1得到的线性方程实现待测水样中头孢噻肟钠的测定。
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