本發(fā)明屬于水質(zhì)檢測(cè)，更具體地說，涉及一種利用硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)快速檢測(cè)水中fe3+的方法。
背景技術(shù)：
1、鐵元素是自然界中含量最多的元素之一，約占地殼中含量的5~10%。fe3+作為工業(yè)過程污染物的主要來源之一，隨工業(yè)廢水和生活污水排入水體后，會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。水體中過量的鐵離子會(huì)使水體呈赤橙色且變渾濁，水中的溶解氧會(huì)迅速降低，導(dǎo)致水體生物死亡。目前，用于檢測(cè)fe3+的分析方法主要有原子吸收光譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法、伏安法、比色法等。這些傳統(tǒng)方法存在設(shè)備昂貴、前處理過程繁瑣等缺點(diǎn)，不利于高效的檢測(cè)實(shí)際樣品。發(fā)展簡便、高效的fe3+分析新技術(shù)已是該分析領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
2、量子點(diǎn)是一種新型的納米材料，在光催化、離子檢測(cè)、生物檢測(cè)、生物成像等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。量子點(diǎn)作為熒光探針，可實(shí)現(xiàn)對(duì)fe3+的簡單、快速的檢測(cè)。chabok等人使用合成了羧基功能化聚合物點(diǎn)，用于檢測(cè)鐵離子，響應(yīng)范圍為0.1~720?μm，檢測(cè)限為0.058?nm。lima等人制備cdte量子點(diǎn)，采用在線單相萃取鐵離子，建立鐵離子與cdte量子點(diǎn)的相互作用檢測(cè)鐵離子，結(jié)果表明其熒光猝滅強(qiáng)度與鐵離子濃度成正比，獲得相關(guān)系數(shù)r2=0.997。hu等人將廢舊pet運(yùn)用空氣氧化法，在h2o2中進(jìn)行水熱處理合成熒光碳點(diǎn)，通過猝滅效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)鐵離子和焦磷酸鹽負(fù)離子的檢測(cè)，形成“開關(guān)”熒光傳感器。
3、但是，現(xiàn)有的技術(shù)制備量子點(diǎn)存在前驅(qū)體價(jià)格昂貴、成本較高及制備工藝復(fù)雜的問題。因此，亟需尋找綠色、廉價(jià)的前驅(qū)體合成量子點(diǎn)，建立一種靈敏度高、檢出限低、檢測(cè)時(shí)間短、操作簡單、便攜的檢測(cè)技術(shù)，用于實(shí)時(shí)、快速檢測(cè)環(huán)境中的fe3+。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種利用硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)快速檢測(cè)水中fe3+的方法，對(duì)fe3+檢測(cè)具有較高的選擇性。
2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
3、一種利用硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)快速檢測(cè)水中fe3+的方法，采用熒光光譜儀測(cè)定加有硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)的待測(cè)水樣的熒光強(qiáng)度，與硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度相比，如在發(fā)射波長490nm處的熒光強(qiáng)度有降低，則待測(cè)溶液中含有fe3+。
4、作為優(yōu)選，fe3+的線性濃度范圍為0.1~10?mg/l，檢出限為0.05?mg/l。
5、一種利用硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)快速檢測(cè)水中fe3+的方法，包括以下步驟：
6、（1）標(biāo)準(zhǔn)工作曲線繪制：
7、將不同濃度的fe3+溶液分別加入硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)溶液中，使用熒光光譜儀測(cè)定體系的熒光強(qiáng)度，熒光光譜儀的激發(fā)波長為400?nm，發(fā)射波長為490?nm；利用熒光強(qiáng)度比f0/f與fe3+濃度繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線圖；
8、（2）待測(cè)水樣的檢測(cè)：
9、采用與步驟1）相同的檢測(cè)方法測(cè)定待測(cè)體系的f0/f值，用步驟1）的標(biāo)準(zhǔn)工作曲線計(jì)算出待測(cè)水樣中fe3+的濃度。
10、作為優(yōu)選，所述步驟（1）中，硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)溶液的濃度為1?mg/ml，fe3+標(biāo)準(zhǔn)濃度梯度曲線為y=-0.0915x+1.0029，相關(guān)系數(shù)為0.9994。
11、一種硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)的制備方法，將咖啡渣經(jīng)清洗、冷凍干燥、粉碎后得到咖啡渣粉末，再將咖啡渣粉末和硫源加入到水中進(jìn)行水熱反應(yīng)，經(jīng)微孔濾膜過濾、透析、冷凍干燥后，用超純水分散，制得硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)。
12、作為優(yōu)選，所述咖啡渣粉末和硫源的質(zhì)量比為0.5~2:1。更優(yōu)選，所述咖啡渣粉末和硫源的質(zhì)量比為1:1。
13、作為優(yōu)選，所述硫源選自氨基硫脲、甲基硫脲、硫脲中的任意一種。更優(yōu)選，所述硫源為硫脲。
14、作為優(yōu)選，所述咖啡渣的咖啡豆品種選自阿拉比卡咖啡豆、羅布斯塔咖啡豆、越南咖啡豆、云南咖啡豆中的任意一種。更優(yōu)選，所述咖啡渣的咖啡豆品種為云南咖啡豆。
15、作為優(yōu)選，所述水熱反應(yīng)的溫度為150~220℃，反應(yīng)時(shí)間為18h。更優(yōu)選，所述水熱反應(yīng)的溫度為200℃，反應(yīng)時(shí)間為18h。
16、作為優(yōu)選，所述微孔濾膜孔徑為0.22?μm，透析過程中透析袋截留分子量為3500da，透析時(shí)間為12~36h，分散超純水溶液中。
17、所述的硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)的制備方法制備得到硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)。
18、所述的硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)在檢測(cè)地表水、地下水、自來水中fe3+中的應(yīng)用。
19、相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：
20、（1）本發(fā)明以回收的咖啡渣為原料，硫脲為輔料，通過一步水熱合成法得到對(duì)fe3+高選擇性識(shí)別的碳量子點(diǎn)，原料易得，成本低，制備方法無需復(fù)雜有機(jī)合成，工藝簡便，綠色環(huán)保；
21、（2）在水溶液中，本發(fā)明制備的碳量子點(diǎn)與fe3+發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使其在最佳激發(fā)波長400?nm和發(fā)射波長490?nm處發(fā)生熒光淬滅，根據(jù)熒光特征峰強(qiáng)度的變化實(shí)現(xiàn)的fe3+定量檢測(cè)；
22、（3）本發(fā)明制備的硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)，對(duì)fe3+檢測(cè)具有較高的選擇性，檢測(cè)線性范圍寬至0.1~10?mg/l，檢出限低至0.05?mg/l，靈敏度高，抗干擾能力強(qiáng)，檢測(cè)時(shí)間短至15?s內(nèi)，可以用于不同環(huán)境樣品中fe3+快速定量測(cè)定；
23、（4）本發(fā)明制備的硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)地表水、地下水、自來水中fe3+定量檢測(cè)，具有良好的精密度和準(zhǔn)確度，具有良好的應(yīng)用前景。
1.一種利用硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)快速檢測(cè)水中fe3+的方法，其特征在于，采用熒光光譜儀測(cè)定加有硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)的待測(cè)水樣的熒光強(qiáng)度，與硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度相比，如在發(fā)射波長490nm處的熒光強(qiáng)度有降低，則待測(cè)水樣中含有fe3+。
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利用咖啡渣碳量子點(diǎn)快速檢測(cè)水中fe3+的方法，其特征在于，fe3+的線性濃度范圍為0.1~10?mg/l，檢出限為0.05?mg/l。
3.一種利用硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)快速檢測(cè)水中fe3+的方法，其特征在于，包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利用硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)快速檢測(cè)水中fe3+的方法，其特征在于，所述步驟（1）中，硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)溶液的濃度為1?mg/ml，fe3+標(biāo)準(zhǔn)濃度梯度曲線為y=-0.0915x+1.0029，相關(guān)系數(shù)為0.9994。
5.一種硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，將咖啡渣經(jīng)清洗、冷凍干燥、粉碎后得到咖啡渣粉末，再將咖啡渣粉末和硫源加入到水中進(jìn)行水熱反應(yīng)，經(jīng)微孔濾膜過濾、透析、冷凍干燥后，用超純水分散，制得硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，所述咖啡渣粉末和硫源的質(zhì)量比為0.5~2:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，所述硫源選自氨基硫脲、甲基硫脲、硫脲中的任意一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于，所述水熱反應(yīng)的溫度為150~220℃，反應(yīng)時(shí)間為18h。
9.權(quán)利要求5-8任一項(xiàng)所述的硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)的制備方法制備得到硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)。
10.權(quán)利要求9所述的硫摻雜咖啡渣碳量子點(diǎn)在檢測(cè)地表水、地下水、自來水中fe3+中的應(yīng)用。