金属离子的特异性识别和灵敏检测有了新的钥匙

8月25日电 记者25日获悉，哈尔滨工业大学材料学院院士李教授研究组通过自由基聚合和水热碳化技术合成了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金属离子。该研究为金属离子的特异性识别和灵敏检测提供了新的关键。这项研究成果最近发表在《碳》期刊上。

在本研究中，螯合配体修饰的碳点像钥匙，金属离子像锁。研究人员认为，碳点中的螯合配体可以根据需要定制，比如为锁准备不同的钥匙，使不同螯合配体修饰的碳点可以特异性识别不同种类的金属离子。比如乙二胺四乙酸修饰的碳点可以特异性识别三价铁离子，羟乙基二膦酸修饰的碳点可以特异性识别二价铜离子。基于这一成果，未来有望开发出对各种金属离子进行特异性识别和灵敏检测的试剂，可用于食品、环境或医学领域的金属离子识别或检测。

研究人员之前使用水热碳化法合成碳点，但这种方法存在碳点合成产率低(低于30%)的问题。此外，碳点表面含有丰富的氨基和羧基官能团，这使得碳点能够同时识别和检测多种金属离子。为了解决这些问题，李团队发明了自由基聚合同步水热碳化技术，并合成了不同的螯合配体来修饰碳点。该技术可以将前驱体定向转化为碳点，从而提高碳点的合成产率。乙二胺四乙酸和羟乙基二膦酸修饰的碳点的合成产率分别为86.7%和72.5%。与无自由基聚合的同时水热碳化技术相比，碳点的合成产率分别提高了约6倍和2倍。

基于EDTA和羟乙基二膦酸对三价铁离子和二价铜离子的强螯合作用，课题组预测EDTA和羟乙基二膦酸修饰的碳点可以特异性识别三价铁离子和二价铜离子。实验结果表明，EDTA和羟乙基二膦酸修饰的碳点对铁离子和铜离子的荧光猝灭程度都在50%以上，而未经螯合配体修饰的碳点没有明显的荧光猝灭。这说明EDTA和羟乙基二膦酸修饰的碳点继承了前体的强金属螯合作用，能够特异性识别三价铁离子和二价铜离子。