氮掺杂量子点的合成、表征及其在金霉素检测中的应用
- 研究背景
碳量子点（CDs）是一种新型碳纳米材料，具有良好的水溶性、优越的荧光性、强的稳定性、很好的耐光性、可调控的发射波长等优点，还拥有较低的毒性、很好的生物相容性，在荧光成像、传感器、复合催化剂、光电器件、能源转换、药物载体等方向和领域获得广泛研究[1]。
与传统半导体量子点相比 ，碳量子点不含任何重金属元素，细胞毒性小。然而，目前制备的碳量子点荧光量子产率普遍偏低，这大大限制了其作为荧光探针在细胞成像等领域中的应用。
一般来说，CDs的表面官能团对CDs的性能有很大影响，为了提高其荧光量子产率，当前主要是利用有机溶剂钝化的作用。其机理是钝化剂填补了碳量子点表面的缺陷或者是由于碳量子点表面产生了能量势阱导致了碳量子点的可见光发射[2]。但是有机钝化剂一般较为昂贵，并且处理过程复杂。因此，需要发展廉价而又方便的方法来提高CDs的荧光量子产率。研究发现，化学元素掺杂，尤其是氮掺杂是一种提高CDs荧光性能的效方法。
氮掺杂碳量子点（N-CDs）可有效调节碳量子点的本征特性，如电子特征、表面活性和局部的化学特性，使其表现出较高的荧光量子产率（QY）和良好的稳定性[3]。
用于合成荧光碳量子点的碳源一般为有机碳源，如猪肉、苹果汁等，或者为无机碳源，如石墨、活性炭等。制备过程所采用的方法主要是放电法、激光法、超声法、一步水热法、化学氧化法、和微波法。其中，一步水热法是一种操作过程简单、合成时间短、合成效率较高的最优方法[4]。
以碳源和含氮化合物（如氨基酸）混合，在较低温度下通过水热法一步合成 氮掺杂的荧光碳量子点 ；相比于单独使用碳源，利用氨基酸来进行氮掺杂，可以获取价格低廉、荧光量子产率高的碳量子点。
金霉素（CTC）属于四环素类，是由链菌霉产生的一种广谱抗生素。因其具有广谱的抗菌作用和低廉的价格，多年来一直用于动物性疾病的防治。人体若长期大量食用含四环素类抗生素的食品，会刺激胃肠道，引起呕吐、恶心；也会对肝脏、肾脏造成损伤。严重者会导致肾衰竭，危及生命。在中国，每年有近8000吨的抗生素被用作饲料添加剂，过量的抗生素残留给食品安全和人类健康带来了极大威胁。因此，建立高效准确的方法来检测食品中的抗生素残留成为现代分析化学的一项重要任务[5]。
N-CDs可用作高灵敏度和选择性的荧光传感器，用于测定CTC，这将大大拓宽荧光N-CDs的检测应用。
