金属离子检测的新技术

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科技日报记者获悉，哈尔滨工业大学材料学院周玉院士团队李保强教授课题组通过自由基聚合同步水热碳化技术合成一种螯合配体修饰碳点，并预测不同螯合配体修饰碳点可特异性识别特定的金属离子，这项研究为金属离子的特异性识别与灵敏检测提供了新秘钥，犹如给每一把锁配上一个合适的钥匙。该研究成果发表在《碳》杂志上。

在本研究中，螯合配体修饰碳点如同钥匙，金属离子好比是锁，研究者认为碳点中螯合配体可以按需定制，像是给锁配制不同的钥匙，这样不同螯合配体修饰碳点就能特异性识别不同种类的金属离子。如乙二胺四乙酸修饰碳点可以特异性识别三价铁离子，而羟乙基二膦酸修饰碳点可以特异性识别二价铜离子。本研究将为探索和设计具有定制螯合配体修饰碳点提供新的定向合成技术和金属离子识别能力预测。未来这项成果将有望研制成各种金属离子特异性识别与灵敏检测的试剂，被用到食品、环境或医学领域中金属离子的种类鉴别或灵敏检测。

以往，研究者们通常采用水热碳化法合成碳点，但该方法存在碳点的合成产率较低（小于30%）的问题。此外，碳点表面含有丰富的氨基与羧基官能团导致碳点对多种金属离子同时识别与检测，因此导致无法预测何种官能团可识别的金属离子。针对这些问题，李保强研究团队发明了自由基聚合同步水热碳化技术并合成了不同螯合配体修饰碳点。该技术可将前驱体定向转化为碳点，因此提高了碳点的合成产率。以乙二胺四乙酸和羟乙基二膦酸为螯合配体修饰碳点的合成产率分别为86.7%和72.5%。与未采用自由基聚合同步水热碳化技术相比，碳点的合成产率分别提高了约6倍和2倍。

基于乙二胺四乙酸和羟乙基二膦酸对三价铁离子和二价铜离子的强螯合性，课题组预测乙二胺四乙酸和羟乙基二膦酸修饰碳点可特异性识别对三价铁离子和二价铜离子。实验结果表明，乙二胺四乙酸和羟乙基二膦酸修饰碳点对三价铁离子和二价铜离子的荧光猝灭度均大于50%，而未经螯合配体修饰的碳点没有明显的荧光猝灭。这说明乙二胺四乙酸和羟乙基二膦酸修饰碳点继承了前驱体的强金属螯合性并可以特异性识别三价铁离子和二价铜离子