一种高度有序稳定的介孔/碳点荧光探针的制备及其在2,4,6-三硝基苯酚检测的应用的制作方法

本发明涉及2,4,6-三硝基苯酚检测领域，具体涉及一种高度有序稳定的介孔/碳点荧光探针的制备方法和应用。

背景技术：

2,4,6-三硝基酚（tnp），又名苦味酸，是一种具有强吸电子基团的硝基芳香族化合物，具有很强的危险性。虽然tnp还没有得到广泛的重视，但不可否认tnp具有比2,4,6-三硝基甲苯（tnt）更强的爆炸能力。tnp被广泛应用于军事和许多其他行业，如染料、火药、火箭燃料、制药等行业。然而，它极其容易渗入环境，污染地下水和土壤，逐渐成为一种环境污染物。如果不慎吸入或接触，可引起贫血、肝功能异常、呼吸器官损害等症状。因此，为了监测环境污染，防范恐怖主义威胁，设计具有高灵敏度、高选择性、可靠的tnp测定方法已成为当务之急。

目前拉曼光谱、电化学发光、质谱、电化学等多种分析技术已被用于tnp的测定。这些方法各有特点，但仍存在一些不足。例如，不能普遍、操作复杂、耗时耗力等。因此，开发一种检测水中tnp的简单方法是非常必要的。

碳量子点作为一种直径为1~10nm的新型0维纳米材料由于它具有低毒性、优异的荧光性能、良好的水溶性已经被广泛应用于生物成像，纳米医学，催化等领域。尤其是在分析化学中被用作荧光探针。介孔材料由于其高的表面积，高度均匀的孔分布且易于改性和官能化而引起了人们的极大关注。

以上基础上我们对合成有机-无机混合光学传感器进行了研究。本文制备了两种介孔/碳点复合荧光探针，并建立了检测2,4,6-三硝基苯酚的高灵敏度、高选择性和低成本的方法。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足,本发明的目的是开发一种新的检测2,4,6-三硝基苯酚的方法，本发明利用3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷功能化的介孔sba-15（sba-15/560）原位负载多羟基碳点（cds）并与之形成共价键，实现了简单、快速灵敏的测定更低浓度2,4,6-三硝基苯酚的方法。

为了实现上述目的,本发明是通过以下技术方案实现的:一种高度有序稳定的介孔/碳点荧光探针的制备及对2,4,6-三硝基苯酚的检测方法,包括以下步骤:

1）1.21g三（羟甲基）氨基甲烷和2.1g柠檬酸于50ml烧杯中，然后将其放入175℃的烤箱中1h（在固体融化后反应1h）。冷却至室温，得到黄色固体，溶解于氢氧化钠溶液中，透析48小时（保留分子量:500da），最后经冷冻干燥处理得到cds。

2）将2g的p123溶于15g水中和60g2mol/l的hcl中，并将所得反应液在35℃下搅拌至溶液澄清。在剧烈搅拌下向溶液加入teos将反应液转移至反应釜100℃，24h，将反应物抽滤用水洗涤，得到白色固体。在600℃马沸炉中煅烧6h去除有机模板，得到白色固体粉末sba-15。

3）将步骤2）所得介孔sba-15称取1g和2mlkh-560分散于100ml无水甲苯中，在120℃下搅拌回流6h。反应完成后，将sba-15/560纳米颗粒用乙醇洗涤3次，洗涤后的粉末在40℃真空干燥24h。

4）将步骤3）所得0.5gsba-15/560和步骤1）所得5mgcds分散于20mldmf中，140℃下反应1h。然后用去离子（di）水洗涤离心，冷冻干燥12h，得到scds干燥粉末。所得粉末呈淡黄色，不同于sba-15/560的白色。最后，将复合探针分散于10mlpbs（0.2mph7）中，在4℃下保存。

5）将2.5mg复合探针分别加入10mlpbs（0.2m,ph7.0）中，超声10min以确保均匀分散。

6）称取一定量的基准物质2,4,6-三硝基苯酚，将其配制成标准溶液；向5）中加入不同量的该标准溶液，放置几分钟后，用荧光光谱仪以激发波长为350nm测定其荧光强度

7）建立2,4,6-三硝基苯酚的浓度与其对应的荧光发射光谱在发射波长为430nm处的荧光强度的标准曲线;

8）按步骤7）所述方法将不同浓度的2,4,6,-三硝基苯酚加入到5）中，测定其荧光强度。

9）将步骤8）测得的待测溶液所对应的荧光强度代入步骤7）建立的标准曲线中,求解待测溶液中2,4,6,-三硝基苯酚的浓度。

经过优化实验方案,优选的技术方案为：步骤7）中建立2,4,6,-三硝基苯酚浓度与荧光强度的关系具体包括：以不同浓度的2,4,6,-三硝基苯酚标准溶液对应的荧光强度与浓度为0的标准溶液对应的荧光强度的比值为纵坐标，以不同2,4,6,-三硝基苯酚标准溶液的浓度为横坐标，绘制标准曲线。

经过优化实验方案,优选的技术方案为:将含有2,4,6,-三硝基苯酚的待测溶液加入到对照样中,按照上述方法测定待测溶液对应的荧光强度,代入所述方程得到待测溶液中对应的2,4,6,-三硝基苯酚的浓度。

经过优化实验方案,优选的技术方案为:基于介孔/碳点荧光探针检测2,4,6,-三硝基苯酚的方法,其特征在于,激发波长为350nm,发射波长为430nm。

本发明还提供了基于明胶制备碳量子点检测六价铬离子的方法在测定湖水样品中2,4,6,-三硝基苯酚含量的应用

本发明的有益效果为：

1.本发明通过3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷官能化的中孔sba-15与多羟基碳点之间形成共价键，合成了一种新型的复合荧光探针。

2.木发明所得复合荧光探针保留了多羟基碳点的优异荧光性质以及高度有序的介孔结构。

3.本发明所得复合荧光探针用于2,4,6,-三硝基苯酚快速灵敏的测定，所得检测限为0.17μmol/l。

附图说明

图1为实施案例1合成机理图；

图2为实施案例1荧光显微镜图谱；

图3为实施案例2时间响应性对复合探针检测2,4,6,-三硝基苯酚；

图4为实施案例3复合探针对2,4,6,-三硝基苯酚的选择性测试；

图5为实施案例4荧光响应复合探针在添加不同浓度的2,4,6,-三硝基苯酚的不同荧光发射曲线；

图6为实施案例4复合探针荧光相对强度与2,4,6,-三硝基苯酚线性拟合曲线。

具体实施方式

实施案例1

1.称取1.21g三（羟甲基）氨基甲烷和2.1g柠檬酸于50ml烧杯中，然后将其放入175℃的烤箱中1h（在固体融化后反应1h）。冷却至室温，得到黄色固体，溶解于氢氧化钠溶液中，透析48小时（保留分子量:500da），最后经冷冻干燥处理得到cds。

2.将2g的p123溶于15g水中和60g2mol/l的hcl中，并将所得反应液在35℃下搅拌至溶液澄清。在剧烈搅拌下向溶液加入teos将反应液转移至反应釜100℃，24h，将反应物抽滤用水洗涤，得到白色固体。在600℃马沸炉中煅烧6h去除有机模板，得到白色固体粉末sba-15。

3.将步骤2所得介孔sba-15称取1g和2mlkh-560分散于100ml无水甲苯中，在120℃下搅拌回流6h。反应完成后，将sba-15/560纳米颗粒用乙醇洗涤3次，洗涤后的粉末在40℃真空干燥24h。

4.将步骤3所得0.5gsba-15/560和步骤1所得5mgcds分散于20mldmf中，140℃下反应1h。然后用去离子（di）水洗涤离心，冷冻干燥12h，得到scds干燥粉末。所得粉末呈淡黄色，不同于sba-15/560的白色。最后，将复合探针分散于10mlpbs（0.2mph7）中，在4℃下保存。

将本实施例用于合成复合探针并用于测定2,4,6,-三硝基苯酚，其原理如图1。

本实施案例所得的复合探针具有优异的荧光性质，并在荧光共聚焦荧光显微镜下观察到红绿蓝三种不同颜色的荧光激发下，其呈现红绿蓝三种不同颜色的应荧光如图2所示。

实施案例2

1.将2.5mg复合探针分别加入10mlpbs（0.2m,ph7.0）中，超声10min以确保均匀分散。

2.称取一定量的基准物质2,4,6-三硝基苯酚,将其配制成标准溶液;向步骤1所得分散体系中加入50μm的2,4,6-三硝基苯酚，分别放置2、4、6、8、10、12、14、16、18、20min并用荧光光谱仪以激发波长为350nm测定体系荧光强度。

本实施案例为了观察该复合探针对2,4,6-三硝基苯酚响应时间的关系，图3发现在2min内体系荧光强度迅速下降并保持20min不变。

案例实施3

1.将2.5mg复合探针分别加入10mlpbs（0.2m，ph7.0）中，超声10min以确保均匀分散。

2.以乙醇为溶剂配相同浓度的2,4,6-三氯苯酚（tcp）、2,6-二氯苯酚（dcp）、对硝基苯甲酸（pnb）、对硝基甲苯（pnt）和硝基苯（nb），将其配制成标准溶液;向每个对照组分别添加相同浓度的标准溶液,放置5min，用荧光光谱仪以激发波长为350nm测定其荧光强度

图3是本实施例中加入不同取代酚对复合探针荧光强度的影响图,由图4可以看出2,4,6,-三硝基苯酚对复合探针具有显著的猝灭作用,表明复合探针对2,4,6,-三硝基苯酚具有良好的选择性和特异性。

案例实施4

1.将2.5mg复合探针分别加入10mlpbs（0.2m,ph7.0）中，超声10min以确保均匀分散。

2.称取一定量的基准物质2,4,6-三硝基苯酚,将其配制成标准溶液；向每个对照组添加不同量的该标准溶液，放置几分钟后，用荧光光谱仪以激发波长为350nm测定其荧光强度；

3.建立2,4,6-三硝基苯酚的浓度与其对应的荧光发射光谱在发射波长为430nm处的荧光强度的标准曲线；

4.按步骤2所述方法将不同浓度的2,4,6,-三硝基苯酚添加到每个对照组中,测定其荧光强度。

5将步骤4测得的待测溶液所对应的荧光强度代入步骤3建立的标准曲线中,求解待测溶液中2,4,6,-三硝基苯酚的浓度。

图5是本实施例是各个对照组中加入不同浓度的2,4,6,-三硝基苯酚标准溶液,其不同浓度的2,4,6,-三硝基苯酚与荧光强度的关系图，由图6线性拟合曲线可以看出不同浓度的2,4,6,-三硝基苯酚与相对荧光强度具有良好的线性关系。