铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点及其制备方法

摘要

本发明涉及一种铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点及其制备方法，其制备方法为：将生物质纤维素材料浸泡SO42‑/NH2‑小分子水溶液体系后充分燃烧处理制得氮硫双掺杂碳量子点，其中SO42‑/NH2‑小分子水溶液体系为同时含有SO42‑和NH2‑的小分子水溶液。通过该方法制备氮硫双掺杂碳量子点的得率为8.2～14.7％，制得的氮硫双掺杂碳量子点的量子产率为9.9～19.0％，且碳量子点的荧光强度对铁离子浓度表现出线性猝灭。本发明方法能够有效提高制备的碳量子点的得率与量子产率，且成本低，效率高，制得的氮硫双掺杂碳量子点能够应用于环境中铁离子的高效检测，具有极好的经济价值和推广价值。

权利要求

1.铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点的制备方法，其特征是：将生物质纤维素材料浸泡SO42-/NH2-小分子水溶液体系后充分燃烧处理制备氮硫双掺杂碳量子点；所述SO42-/NH2-小分子水溶液体系为同时含有SO42-和NH2-的小分子水溶液。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氮硫双掺杂碳量子点的得率为

8.2～14.7％。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)将生物质纤维素材料浸泡在SO42-/NH2-小分子水溶液体系中24～72h，所述生物质纤

2- -

维素材料与SO4 /NH2小分子水溶液体系的重量比为1:10～100；

(2)在60～80℃烘干处理12～24h；

(3)将烘干后的生物质纤维素材料在空气中充分燃烧至灰烬；

(4)将灰烬充分研磨后分散在去离子水中磁力搅拌10～30min得到黑色悬浊液，所述黑色悬浊液的浓度为0.1～30wt％；

(5)以6000～8000rpm的转速离心2～5min去除沉淀得到上清液；

(6)用截留分子量为500～3000Da的透析袋透析上清液12～48h去除小分子；

(7)在-45～-35℃冷冻干燥24～48h得到氮硫双掺杂碳量子点粉末。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述生物质纤维素材料为植物秸秆、树叶、果壳、稻草、麦麸、玉米芯或柳絮。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述SO42-/NH2-小分子水溶液体系中SO42-的浓度为0.1～2.5mol/L，NH2-的浓度为0.1～3mol/L。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述SO42-/NH2-小分子水溶液体系中的SO42-来自于硫酸氢钠、硫酸或亚硫酸铵，NH2-来自于尿素、氨基酸、氨基磺酸、氨基葡萄糖或氨基乙酸。

7.采用如权利要求1～6任一项所述的制备方法制得的铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点，其特征是：氮硫双掺杂碳量子点的量子产率为9.9～19.0％，氮硫双掺杂碳量子点的荧光强度对铁离子浓度表现出线性猝灭。

8.根据权利要求7所述的铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点，其特征在于，氮硫双掺杂碳量子点中氮元素的含量为0.8～16.8wt％，硫元素的含量为0.7～8.7wt％。

说明书

铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于纳米发光材料制备及应用领域，具体涉及一种铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点及其制备方法。

背景技术

[0002] 碳量子点是碳材料家族的一类新型纳米材料。相比于传统的半导体量子点，碳量子点不仅具有良好的光稳定性与化学稳定性，而且还具有优异的生物相容性。因此，碳量子点已经被广泛应用于离子检测、生物传感、细胞成像和光催化等领域。

[0003] 碳量子点的制备方法通常分为两大类：自上而下法和自下而上法。自上而下法是利用物理或化学方法将大尺寸的碳靶，如石墨、碳纤维、碳纳米管或氧化石墨等通过电弧放电法、激光刻蚀法、电化学氧化法或水热切割法等剥离粉碎从而制得碳量子点的方法；自下而上法则是由有机小分子，如柠檬酸盐和碳水化合物等通过热解法或微波辅助水热合成法来制备碳量子点的方法。但是，这些方法大多数比较复杂和耗时，采用的原料比较昂贵，生产成本高，而且产物提纯困难，大大限制了碳量子点的生产和应用。

[0004] 因此，越来做越多的研究者使用廉价易得的天然原料，特别是生物质纤维素类材料，通过一步燃烧碳化的方法，实现碳量子点的低成本和高效制备，例如在中国专利(CN103332676A、CN102745669A和CN105542761A)、文献1(RSC Advances,2013,3(32):13119-13122.)以及文献2(ACS Applied Materials&Interfaces,2015,8(2):1434-1439.)等中，都有比较详细的描述。其中，文献1将废纸(主要成分为植物纤维素)直接在空气中燃烧，然后将灰烬在水中分散、提纯后制得碳量子点水溶液，然而，基于生物质纤维素类材料直接燃烧碳化制备的碳量子点通常具有较低的得率与量子产率，大大限制了其深入应用。

[0005] 因此，研究一种成本低、效率高且能够有效提高碳量子点的得率与量子产率的制备方法具有十分重要的意义。

发明内容

[0006] 本发明的目的是为了克服上述现有技术中存在的成本高、效率低且制备的碳量子点的得率和量子产率低的缺点，提供一种成本低、效率高且能够有效提高碳量子点的得率与量子产率的铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点及其制备方法。本发明首先将生物质纤维素材料经SO42-/NH2-小分子水溶液体系浸泡处理，然后进行充分燃烧处理制备得到氮硫双掺杂碳量子点。本发明预先对生物质纤维素材料进行SO42-/NH2-小分子水溶液体系浸泡处理，可以有效提高所制备的碳量子点的得率与量子产率，同时，由于碳量子点中硫元素对铁离子的络合作用，所制备的氮硫双掺杂碳量子的荧光强度对铁离子浓度表现出线性猝灭效应，可进一步应用于环境中铁离子的高效检测，为其深入应用提供了条件，从而进一步扩展了其应用范围。

[0007] 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

[0008] 铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点的制备方法，将生物质纤维素材料浸泡SO42-/NH2-小分子水溶液体系后充分燃烧处理制备氮硫双掺杂碳量子点；所述SO42-/NH2-小分子水溶液体系为同时含有SO42-和NH2-的小分子水溶液。

[0009] 小分子水溶液体系中的SO42-可与纤维素在较低温度下发生脱水反应生成纤维素硫酸氢酯，其不仅可以有效抑制后续燃烧过程中副产物左旋葡萄和焦油的产生，还可以促使纤维素间交联稳定结构的产生，进而提高芳构化率，最终有效提升所制备的碳量子点的得率，同时，小分子水溶液体系中的NH2-可以通过后续生物质纤维素在空气中剧烈燃烧过程中的脱水、热裂和芳构化等反应进入到最终产物中，实现碳量子点的氮硫双掺杂，进而提高2- -
所制备碳量子点的量子产率；以柳絮和硫酸/尿素体系为例，柳絮未经SO4 /NH2小分子水溶液浸泡处理，直接燃烧处理得到碳量子点的量子产率和得率分别为0.97％和1.04％，而经过本发明的SO42-/NH2-小分子水溶液浸泡处理，最终制备的碳量子点的量子产率可提升至
13.23％，得率可提升至14.34％。

[0010] 作为优选的技术方案：

[0011] 如上所述的制备方法，所述生物质氮硫双掺杂碳量子点的得率为8.2～14.7％，现有技术制得的生物质氮硫双掺杂碳量子点的得率一般为1～7.07％，本发明相对于现有技术显著提高了氮硫双掺杂碳量子点的得率。

[0012] 如上所述的制备方法，具体步骤如下：

[0013] (1)将生物质纤维素材料浸泡在SO42-/NH2-小分子水溶液体系中24～72h，所述生物质纤维素材料与SO42-/NH2-小分子水溶液体系的重量比为1:10～100；

[0014] (2)在60～80℃烘干处理12～24h去除多余水分；

[0015] (3)将烘干后的生物质纤维素材料在空气中充分燃烧至灰烬；步骤(1)中小分子水溶液体系中的SO42-与NH2-在生物质纤维素剧烈燃烧过程中是相互依存发挥作用的，NH2-可以使得小分子水溶液体系的酸性减弱，缓和SO42-与生物质纤维素间剧烈的脱水反应，同时，由于纤维素自身的惰性结构，NH2-必须借助脱水反应的中间产物才可实现顺利掺杂。与未经SO42-/NH2-小分子水溶液体系预处理，直接通过燃烧所制备的碳量子点相比，经过小分子水溶液体系预处理所制备的氮硫双掺杂碳量子点的量子产率具有较大程度的提升，同时，最终产物的得率也有较大程度的提升；

[0016] (4)将灰烬充分研磨后分散在去离子水中磁力搅拌10～30min得到黑色悬浊液，从而使灰烬中的碳量子点充分溶解在水中，所述黑色悬浊液的浓度为0.1～30wt％；

[0017] (5)以6000～8000rpm的转速离心2～5min去除黑色沉淀不溶物得到含有碳量子点的上清液；

[0018] (6)用截留分子量为500～3000Da的透析袋透析上清液12～48h去除未参与反应的小分子；

[0019] (7)在-45～-35℃冷冻干燥24～48h得到氮硫双掺杂碳量子点粉末。

[0020] 如上所述的制备方法，所述生物质纤维素材料为植物秸秆、树叶、果壳、稻草、麦麸、玉米芯或柳絮。本发明所述的生物质纤维素类材料包括但不限于此，可为大自然界中广泛存在的生物废料，这里仅列举一些常见物质。

[0021] 如上所述的制备方法，所述SO42-/NH2-小分子水溶液体系中SO42-的浓度为0.1～2.5mol/L，NH2-的浓度为0.1～3mol/L，如果体系中SO42-与NH2-的浓度过高，不利于生物质纤维素材料的充分浸润，同时会影响燃烧过程的充分进行，进而使所制备量子点的得率与量子产率降低；如果体系中SO42-与NH2-的浓度过低，则会影响中间交联产物纤维素硫酸氢酯的充分产生，因此会造成量子点的得率降低，同时由于较低的氮硫掺杂率，所制备量子点的量子产率也会相应降低。在碳量子点的制备过程中，本发明还可以通过控制SO42-/NH2-小分子溶液体系中不同组分的量来调节氮硫双掺杂碳量子点中氮元素与硫元素的比例。

[0022] 如上所述的制备方法，所述SO42-/NH2-小分子水溶液体系中的SO42-来自于硫酸氢钠、硫酸或亚硫酸铵，NH2-来自于尿素、氨基酸、氨基磺酸、氨基葡萄糖或氨基乙酸。本发明所述的SO42-/NH2-小分子水溶液体系为含有大量硫酸根和氨基的小分子水溶液，能够提供硫酸2- - 2-
根和氨基的物质均可组成本发明的SO4 /NH2小分子水溶液体系，例如上述SO4 还可来自于硫代硫酸钠等，这里仅列举一些常见物质。

[0023] 本发明还提供了一种如上所述的制备方法制得的铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点，氮硫双掺杂碳量子点的量子产率为9.9～19.0％，氮硫双掺杂碳量子点的荧光强度对铁离子浓度表现出线性猝灭。通过氮元素及硫元素等杂原子的掺杂，可以丰富碳量子点的能带结构，进而提高碳量子点的量子产率，并赋予碳量子点更多的功能化应用，如离子检测和传感，同时由于碳量子点中硫元素对铁离子的络合作用，所制备的氮硫双掺杂碳量子点的荧光强度对铁离子浓度表现出线性猝灭效应，可进一步应用于环境中铁离子的高效检测，为其深入应用提供了条件，从而进一步拓展了其应用范围。

[0024] 作为优选的技术方案：

[0025] 如上所述的铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点，氮硫双掺杂碳量子点中氮元素的含量为0.8～16.8wt％，硫元素的含量为0.7～8.7wt％。

[0026] 发明机理：

[0027] 本发明提供了一种铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点及其制备方法，创造性地引入了SO42-/NH2-小分子水溶液体系，小分子水溶液体系中的SO42-可与纤维素在较低温度下发生脱水反应生成纤维素硫酸氢酯，不仅可以有效抑制燃烧过程中副产物左旋葡萄和焦油的产生，还可以促使纤维素间交联稳定结构的产生，进而提高芳构化率，最终有效提升所制备的碳量子点的得率，同时，小分子水溶液体系中的NH2-可以通过生物质纤维素在空气中剧烈燃烧过程中的脱水、热裂和芳构化等反应进入到最终产物中，实现碳量子点的氮硫双掺杂，进而提高所制备碳量子点的量子产率。

[0028] 需要特别指出的是，小分子水溶液体系中的SO42-与NH2-在生物质纤维素剧烈燃烧过程中是相互依存发挥作用的，NH2-可以使得小分子水溶液体系的酸性减弱，缓和SO42-与生物质纤维素间剧烈的脱水反应，同时，由于纤维素自身的惰性结构，NH2-必须借助脱水反应的中间产物才可实现顺利掺杂。与未经SO42-/NH2-小分子水溶液体系预处理，直接通过燃烧所制备的碳量子点相比，经过小分子水溶液体系预处理所制备的氮硫双掺杂碳量子点的量子产率具有较大程度的提升，同时，最终产物的得率也有较大程度的提升，为通过燃烧法大规模制备生物质碳量子点提供了条件。

[0029] 同时，由于所制备的碳量子点中氮元素和硫元素的协同作用，以及硫元素对铁离子存在的络合作用，与传统的直接燃烧法制备碳量子点不同，通过本发明的方法制备的碳量子点的荧光强度对铁离子浓度表现出线性猝灭，可以进一步应用于环境中铁离子的高效检测，大大拓展了燃烧法制备生物质碳量子点的应用范围。

[0030] 有益效果：

[0031] (1)本发明的一种铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点的制备方法，能够有效提高碳量子点的得率与量子产率，且操作简便，原料易得，成本低，效率高，具有极好的经济价值和推广价值；

[0032] (2)本发明的一种铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点的制备方法，制得的氮硫双掺杂碳量子的荧光强度对铁离子浓度表现出线性猝灭效应，可进一步应用于环境中铁离子的高效检测，拓展了碳量子点的应用范围。

附图说明

[0033] 图1为在SO42-/NH2-小分子存在条件下，通过生物质纤维素材料燃烧制备氮硫双掺杂碳量子点的反应过程示意图；

[0034] 图2为实施例1制备的氮硫双掺杂碳量子点的紫外可见光吸收光谱；

[0035] 图3为实施例1制备的氮硫双掺杂碳量子点的透射电镜图；

[0036] 图4为实施例1制备的氮硫双掺杂碳量子点(N/S-CQDs)在不同金属离子(相同浓度)存在条件下的荧光猝灭强度对比图，其中，F0为初始荧光强度，F为加入金属离子后的荧光强度；

[0037] 图5为实施例1制备的氮硫双掺杂碳量子点(N/S-CQDs)在不同铁离子浓度条件下的荧光光谱对比图。

具体实施方式

[0038] 下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

[0039] 实施例1

[0040] 铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点的制备方法，具体步骤如下：

[0041] (1)将柳絮浸泡在SO42-/NH2-小分子水溶液体系中26h，其中柳絮与SO42-/NH2-小分子水溶液体系的重量比为1:90，SO42-/NH2-小分子水溶液体系中SO42-来自于硫酸，浓度为0.4mol/L，NH2-来自于尿素，浓度为0.5mol/L；

[0042] (2)在60℃烘干处理12h去除多余水分；

[0043] (3)将烘干后的柳絮在空气中充分燃烧至灰烬，充分燃烧时反应过程示意图如图1所示；

[0044] (4)将灰烬充分研磨后分散在去离子水中磁力搅拌10min得到浓度为1.8wt％的黑色悬浊液；

[0045] (5)以6000rpm的转速离心2min去除沉淀得到上清液；

[0046] (6)用截留分子量为500Da的透析袋透析上清液16h去除小分子；

[0047] (7)在-45℃冷冻干燥24h得到氮硫双掺杂碳量子点粉末。

[0048] 采用上述制备方法制得的铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点中氮元素的含量为12.4wt％，硫元素的含量为8.23wt％。氮硫双掺杂碳量子点的得率为14.3％，量子产率为
13.23％，氮硫双掺杂碳量子点的荧光强度对铁离子浓度表现出线性猝灭。

[0049] 制得的氮硫双掺杂碳量子点的紫外可见光吸收光谱和透射电镜图如图2和图3所示，从图中可以看出，所制备的碳量子点具有芳香结构且在水中均匀分散；制得的氮硫双掺杂碳量子点(N/S-CQDs)在不同金属离子(相同浓度)存在条件下的荧光猝灭强度对比图如图4所示，其中，F0为初始荧光强度，F为加入金属离子后的荧光强度，从图中可以看出所制备的N/S-CQDs对铁离子表现出选择猝灭效应，可用于选择性检测铁离子；制得的N/S-CQDs在不同铁离子浓度条件下的荧光光谱对比图如图5所示，从图中可以看出随着体系中铁离子浓度的逐渐增大，N/S-CQDs的荧光强度线性降低，表明所制备的N/S-CQDs可作为荧光探针高效检测环境中的铁离子。

[0050] 对比例1

[0051] 一种碳量子点的制备方法，基本步骤同实施例1，与实施例1不同的是，步骤(1)中仅通过含NH2-小分子水溶液体系预处理柳絮，制得的碳量子点中不含有氮元素，制备的碳量子点的得率为1.2％，量子产率为1.15％，并且用该种方法制备的产品没有荧光淬灭，不可以用于铁离子检测。将实施例1与对比例1相对比可以看出，仅通过含有NH2-小分子水溶液对纤维素材料进行浸泡处理是无法在后续的燃烧过程中实现对于氮元素的掺杂的，相比于现有技术，本发明不仅实现了氮硫双掺杂，制备的碳量子点的得率和量子产率也有了大幅度的提升，同时应用范围扩大，本发明相对于现有技术取得了显著的进步。

[0052] 对比例2

[0053] 一种碳量子点的制备方法，基本步骤同实施例1，与实施例1不同的是，不经过步骤(1)和(2)的SO42-/NH2-小分子水溶液体系对柳絮预处理，而是直接将柳絮进行燃烧和后处理，所制备出的碳量子点的得率为0.97％，量子产率为1.04％，明显低于本发明制备的铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点的得率和量子产率，并且用该种方法制备的产品没有荧光淬灭，不可以用于铁离子检测，因此经过小分子水溶液体系预处理所制备的氮硫双掺杂碳量子点的量子产率和得率具有较大程度的提升，且扩大了应用范围。

[0054] 实施例2

[0055] 铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点的制备方法，具体步骤如下：

[0056] (1)将树叶浸泡在SO42-/NH2-小分子水溶液体系中24h，其中树叶与SO42-/NH2-小分子水溶液体系的重量比为1:30，SO42-/NH2-小分子水溶液体系中SO42-来自于硫酸，浓度为0.8mol/L，NH2-来自于氨基酸，浓度为1.1mol/L；

[0057] (2)在65℃烘干处理14h去除多余水分；

[0058] (3)将烘干后的树叶在空气中充分燃烧至灰烬；

[0059] (4)将灰烬充分研磨后分散在去离子水中磁力搅拌15min得到浓度为5.5wt％的黑色悬浊液；

[0060] (5)以7000rpm的转速离心3min去除沉淀得到上清液；

[0061] (6)用截留分子量为1000Da的透析袋透析上清液18h去除小分子；

[0062] (7)在-43℃冷冻干燥28h得到氮硫双掺杂碳量子点粉末。

[0063] 采用上述制备方法制得的铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点中氮元素的含量为8.7wt％，硫元素的含量为2.5wt％。氮硫双掺杂碳量子点的得率为8.35％，量子产率为
10.5％，氮硫双掺杂碳量子点的荧光强度对铁离子浓度表现出线性猝灭。

[0064] 实施例3

[0065] 铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点的制备方法，具体步骤如下：

[0066] (1)将果壳浸泡在SO42-/NH2-小分子水溶液体系中28h，其中果壳与SO42-/NH2-小分子水溶液体系的重量比为1:30，SO42-/NH2-小分子水溶液体系中SO42-来自于亚硫酸铵，浓度为0.1mol/L，NH2-来自于氨基磺酸，浓度为1.5mol/L；

[0067] (2)在70℃烘干处理16h去除多余水分；

[0068] (3)将烘干后的果壳在空气中充分燃烧至灰烬；

[0069] (4)将灰烬充分研磨后分散在去离子水中磁力搅拌20min得到浓度为9.4wt％的黑色悬浊液；

[0070] (5)以8000rpm的转速离心4min去除沉淀得到上清液；

[0071] (6)用截留分子量为1500Da的透析袋透析上清液12h去除小分子；

[0072] (7)在-41℃冷冻干燥30h得到氮硫双掺杂碳量子点粉末。

[0073] 采用上述制备方法制得的铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点中氮元素的含量为11.8wt％，硫元素的含量为5.5wt％。氮硫双掺杂碳量子点的得率为14.8％，量子产率为
12.1％，氮硫双掺杂碳量子点的荧光强度对铁离子浓度表现出线性猝灭。

[0074] 实施例4

[0075] 铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点的制备方法，具体步骤如下：

[0076] (1)将稻草浸泡在SO42-/NH2-小分子水溶液体系中32h，其中稻草与SO42-/NH2-小分子水溶液体系的重量比为1:50，SO42-/NH2-小分子水溶液体系中SO42-来自于硫酸氢钠，浓度为0.3mol/L，NH2-来自于氨基葡萄糖，浓度为1.9mol/L；

[0077] (2)在75℃烘干处理18h去除多余水分；

[0078] (3)将烘干后的稻草在空气中充分燃烧至灰烬；

[0079] (4)将灰烬充分研磨后分散在去离子水中磁力搅拌25min得到浓度为12.5wt％的黑色悬浊液；

[0080] (5)以6500rpm的转速离心5min去除沉淀得到上清液；

[0081] (6)用截留分子量为2000Da的透析袋透析上清液24h去除小分子；

[0082] (7)在-40℃冷冻干燥32h得到氮硫双掺杂碳量子点粉末。

[0083] 采用上述制备方法制得的铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点中氮元素的含量为8.5wt％，硫元素的含量为2.5wt％。氮硫双掺杂碳量子点的得率为12.7％，量子产率为
14.6％，氮硫双掺杂碳量子点的荧光强度对铁离子浓度表现出线性猝灭。

[0084] 实施例5

[0085] 铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点的制备方法，具体步骤如下：

[0086] (1)将麦麸浸泡在SO42-/NH2-小分子水溶液体系中48h，其中麦麸与SO42-/NH2-小分2- - 2-
子水溶液体系的重量比为1:50，SO4 /NH2 小分子水溶液体系中SO4 来自于硫酸，浓度为
1.5mol/L，NH2-来自于氨基乙酸，浓度为0.1mol/L；

[0087] (2)在80℃烘干处理20h去除多余水分；

[0088] (3)将烘干后的麦麸在空气中充分燃烧至灰烬；

[0089] (4)将灰烬充分研磨后分散在去离子水中磁力搅拌30min得到浓度为15.3wt％的黑色悬浊液；

[0090] (5)以7500rpm的转速离心2.5min去除沉淀得到上清液；

[0091] (6)用截留分子量为2500Da的透析袋透析上清液24h去除小分子；

[0092] (7)在-35℃冷冻干燥34h得到氮硫双掺杂碳量子点粉末。

[0093] 采用上述制备方法制得的铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点中氮元素的含量为0.8wt％，硫元素的含量8.7wt％。氮硫双掺杂碳量子点的得率为11.6％，量子产率为
12.3％，氮硫双掺杂碳量子点的荧光强度对铁离子浓度表现出线性猝灭。

[0094] 实施例6

[0095] 铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点的制备方法，具体步骤如下：

[0096] (1)将玉米芯浸泡在SO42-/NH2-小分子水溶液体系中50h，其中玉米芯与SO42-/NH2-小分子水溶液体系的重量比为1:60，SO42-/NH2-小分子水溶液体系中SO42-来自于亚硫酸铵，浓度为1.8mol/L，NH2-来自于尿素，浓度为2.3mol/L；

[0097] (2)在63℃烘干处理22h去除多余水分；

[0098] (3)将烘干后的玉米芯在空气中充分燃烧至灰烬；

[0099] (4)将灰烬充分研磨后分散在去离子水中磁力搅拌12min得到浓度为0.1wt％的黑色悬浊液；

[0100] (5)以6000rpm的转速离心3.5min去除沉淀得到上清液；

[0101] (6)用截留分子量为3000Da的透析袋透析上清液28h去除小分子；

[0102] (7)在-38℃冷冻干燥36h得到氮硫双掺杂碳量子点粉末。

[0103] 采用上述制备方法制得的铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点中氮元素的含量为15.5wt％，硫元素的含量为8.7wt％。氮硫双掺杂碳量子点的得率为14.3％，量子产率为
13.6％，氮硫双掺杂碳量子点的荧光强度对铁离子浓度表现出线性猝灭。

[0104] 实施例7

[0105] 铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点的制备方法，具体步骤如下：

[0106] (1)将柳絮浸泡在SO42-/NH2-小分子水溶液体系中56h，其中柳絮与SO42-/NH2-小分子水溶液体系的重量比为1:70，SO42-/NH2-小分子水溶液体系中SO42-来自于硫酸，浓度为0.1mol/L，NH2-来自于氨基酸，浓度为2.1mol/L；

[0107] (2)在70℃烘干处理22h去除多余水分；

[0108] (3)将烘干后的柳絮在空气中充分燃烧至灰烬；

[0109] (4)将灰烬充分研磨后分散在去离子水中磁力搅拌16min得到浓度为20wt％的黑色悬浊液；

[0110] (5)以7000rpm的转速离心2min去除沉淀得到上清液；

[0111] (6)用截留分子量为3000Da的透析袋透析上清液32h去除小分子；

[0112] (7)在-35℃冷冻干燥40h得到氮硫双掺杂碳量子点粉末。

[0113] 采用上述制备方法制得的铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点中氮元素的含量为10.2wt％，硫元素的含量为0.8wt％。氮硫双掺杂碳量子点的得率为12.34％，量子产率为
10.23％，氮硫双掺杂碳量子点的荧光强度对铁离子浓度表现出线性猝灭。

[0114] 实施例8

[0115] 铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点的制备方法，具体步骤如下：

[0116] (1)将植物秸秆浸泡在SO42-/NH2-小分子水溶液体系中60h，其中植物秸秆与SO42-/NH2-小分子水溶液体系的重量比为1:80，SO42-/NH2-小分子水溶液体系中SO42-来自于硫酸氢钠，浓度为0.5mol/L，NH2-来自于氨基磺酸，浓度为2.5mol/L；

[0117] (2)在80℃烘干处理24h去除多余水分；

[0118] (3)将烘干后的植物秸秆在空气中充分燃烧至灰烬；

[0119] (4)将灰烬充分研磨后分散在去离子水中磁力搅拌20min得到浓度为26.5wt％的黑色悬浊液；

[0120] (5)以7200rpm的转速离心4min去除沉淀得到上清液；

[0121] (6)用截留分子量为2000Da的透析袋透析上清液38h去除小分子；

[0122] (7)在-45℃冷冻干燥42h得到氮硫双掺杂碳量子点粉末。

[0123] 采用上述制备方法制得的铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点中氮元素的含量为16.8wt％，硫元素的含量为5.2wt％。氮硫双掺杂碳量子点的得率为13.9％，量子产率为
15.2％，氮硫双掺杂碳量子点的荧光强度对铁离子浓度表现出线性猝灭。

[0124] 实施例9

[0125] 铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点的制备方法，具体步骤如下：

[0126] (1)将果壳浸泡在SO42-/NH2-小分子水溶液体系中62h，其中果壳与SO42-/NH2-小分子水溶液体系的重量比为1:60，SO42-/NH2-小分子水溶液体系中SO42-来自于硫酸氢钠，浓度-为1.2mol/L，NH2来自于氨基葡萄糖，浓度为3mol/L；

[0127] (2)在60℃烘干处理20h去除多余水分；

[0128] (3)将烘干后的果壳在空气中充分燃烧至灰烬；

[0129] (4)将灰烬充分研磨后分散在去离子水中磁力搅拌24min得到浓度为30wt％的黑色悬浊液；

[0130] (5)以6600rpm的转速离心5min去除沉淀得到上清液；

[0131] (6)用截留分子量为1000Da的透析袋透析上清液48h去除小分子；

[0132] (7)在-40℃冷冻干燥46h得到氮硫双掺杂碳量子点粉末。

[0133] 采用上述制备方法制得的铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点中氮元素的含量为13.2wt％，硫元素的含量为7.6wt％。氮硫双掺杂碳量子点的得率为8.2％，量子产率为
9.9％，氮硫双掺杂碳量子点的荧光强度对铁离子浓度表现出线性猝灭。

[0134] 实施例10

[0135] 铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点的制备方法，具体步骤如下：

[0136] (1)将麦麸浸泡在SO42-/NH2-小分子水溶液体系中68h，其中麦麸与SO42-/NH2-小分子水溶液体系的重量比为1:100，SO42-/NH2-小分子水溶液体系中SO42-来自于硫酸氢钠，浓度为2.5mol/L，NH2-来自于尿素，浓度为1.5mol/L；

[0137] (2)在75℃烘干处理16h去除多余水分；

[0138] (3)将烘干后的麦麸在空气中充分燃烧至灰烬；

[0139] (4)将灰烬充分研磨后分散在去离子水中磁力搅拌28min得到浓度为0.1wt％的黑色悬浊液；

[0140] (5)以8000rpm的转速离心3min去除沉淀得到上清液；

[0141] (6)用截留分子量为500Da的透析袋透析上清液40h去除小分子；

[0142] (7)在-45℃冷冻干燥48h得到氮硫双掺杂碳量子点粉末。

[0143] 采用上述制备方法制得的铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点中氮元素的含量为7.3wt％，硫元素的含量为8.7wt％。氮硫双掺杂碳量子点的得率为12.6％，量子产率为
17.4％，氮硫双掺杂碳量子点的荧光强度对铁离子浓度表现出线性猝灭。

[0144] 实施例11

[0145] 铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点的制备方法，具体步骤如下：

[0146] (1)将树叶浸泡在SO42-/NH2-小分子水溶液体系中72h，其中树叶与SO42-/NH2-小分子水溶液体系的重量比为1:10，SO42-/NH2-小分子水溶液体系中SO42-来自于亚硫酸铵，浓度为2.2mol/L，NH2-来自于氨基酸，浓度为0.1mol/L；

[0147] (2)在80℃烘干处理12h去除多余水分；

[0148] (3)将烘干后的树叶在空气中充分燃烧至灰烬；

[0149] (4)将灰烬充分研磨后分散在去离子水中磁力搅拌30min得到浓度为10wt％的黑色悬浊液；

[0150] (5)以8000rpm的转速离心2min去除沉淀得到上清液；

[0151] (6)用截留分子量为1500Da的透析袋透析上清液12h去除小分子；

[0152] (7)在-35℃冷冻干燥28h得到氮硫双掺杂碳量子点粉末。

[0153] 采用上述制备方法制得的铁离子检测用氮硫双掺杂碳量子点中氮元素的含量为16.8wt％，硫元素的含量为0.7wt％。氮硫双掺杂碳量子点的得率为14.7％，量子产率为
19.0％，氮硫双掺杂碳量子点的荧光强度对铁离子浓度表现出线性猝灭。