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科技日報(bào)記者 李麗云
8月25日，科技日報(bào)記者獲悉，哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院周玉院士團(tuán)隊(duì)李保強(qiáng)教授課題組通過自由基聚合同步水熱碳化技術(shù)合成一種螯合配體修飾碳點(diǎn)，并預(yù)測不同螯合配體修飾碳點(diǎn)可特異性識別特定的金屬離子，這項(xiàng)研究為金屬離子的特異性識別與靈敏檢測提供了新秘鑰，猶如給每一把鎖配上一個合適的鑰匙。該研究成果發(fā)表在《碳》雜志上。
在本研究中，螯合配體修飾碳點(diǎn)如同鑰匙，金屬離子好比是鎖，研究者認(rèn)為碳點(diǎn)中螯合配體可以按需定制，像是給鎖配制不同的鑰匙，這樣不同螯合配體修飾碳點(diǎn)就能特異性識別不同種類的金屬離子。如乙二胺四乙酸修飾碳點(diǎn)可以特異性識別三價鐵離子，而羥乙基二膦酸修飾碳點(diǎn)可以特異性識別二價銅離子。本研究將為探索和設(shè)計(jì)具有定制螯合配體修飾碳點(diǎn)提供新的定向合成技術(shù)和金屬離子識別能力預(yù)測。未來這項(xiàng)成果將有望研制成各種金屬離子特異性識別與靈敏檢測的試劑，被用到食品、環(huán)境或醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中金屬離子的種類鑒別或靈敏檢測。
以往，研究者們通常采用水熱碳化法合成碳點(diǎn)，但該方法存在碳點(diǎn)的合成產(chǎn)率較低（小于30%）的問題。此外，碳點(diǎn)表面含有豐富的氨基與羧基官能團(tuán)導(dǎo)致碳點(diǎn)對多種金屬離子同時識別與檢測，因此導(dǎo)致無法預(yù)測何種官能團(tuán)可識別的金屬離子。針對這些問題，李保強(qiáng)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)明了自由基聚合同步水熱碳化技術(shù)并合成了不同螯合配體修飾碳點(diǎn)。該技術(shù)可將前驅(qū)體定向轉(zhuǎn)化為碳點(diǎn)，因此提高了碳點(diǎn)的合成產(chǎn)率。以乙二胺四乙酸和羥乙基二膦酸為螯合配體修飾碳點(diǎn)的合成產(chǎn)率分別為86.7%和72.5%。與未采用自由基聚合同步水熱碳化技術(shù)相比，碳點(diǎn)的合成產(chǎn)率分別提高了約6倍和2倍。
基于乙二胺四乙酸和羥乙基二膦酸對三價鐵離子和二價銅離子的強(qiáng)螯合性，課題組預(yù)測乙二胺四乙酸和羥乙基二膦酸修飾碳點(diǎn)可特異性識別對三價鐵離子和二價銅離子。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，乙二胺四乙酸和羥乙基二膦酸修飾碳點(diǎn)對三價鐵離子和二價銅離子的熒光猝滅度均大于50%，而未經(jīng)螯合配體修飾的碳點(diǎn)沒有明顯的熒光猝滅。這說明乙二胺四乙酸和羥乙基二膦酸修飾碳點(diǎn)繼承了前驅(qū)體的強(qiáng)金屬螯合性并可以特異性識別三價鐵離子和二價銅離子。
