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科技日報記者 李麗云
8月25日，科技日報記者獲悉，哈爾濱工業(yè)大學材料學院周玉院士團隊李保強教授課題組通過自由基聚合同步水熱碳化技術合成一種螯合配體修飾碳點，并預測不同螯合配體修飾碳點可特異性識別特定的金屬離子，這項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，螯合配體修飾碳點如同鑰匙，金屬離子好比是鎖，研究者認為碳點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可以特異性識別三價鐵離子，而羥乙基二膦酸修飾碳點可以特異性識別二價銅離子。本研究將為探索和設計具有定制螯合配體修飾碳點提供新的定向合成技術和金屬離子識別能力預測。未來這項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)學領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，但該方法存在碳點的合成產(chǎn)率較低（小于30%）的問題。此外，碳點表面含有豐富的氨基與羧基官能團導致碳點對多種金屬離子同時識別與檢測，因此導致無法預測何種官能團可識別的金屬離子。針對這些問題，李保強研究團隊發(fā)明了自由基聚合同步水熱碳化技術并合成了不同螯合配體修飾碳點。該技術可將前驅體定向轉化為碳點，因此提高了碳點的合成產(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相比，碳點的合成產(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螯合性，課題組預測乙二胺四乙酸和羥乙基二膦酸修飾碳點可特異性識別對三價鐵離子和二價銅離子。實驗結果表明，乙二胺四乙酸和羥乙基二膦酸修飾碳點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繼承了前驅體的強金屬螯合性并可以特異性識別三價鐵離子和二價銅離子。
