CdS量子点荧光法测定饮料中微量维生素C

李　滨，黄永剑，梁博文

(玉林市科学实验中心测试所，广西　玉林　537000)



CdS量子点荧光法测定饮料中微量维生素C

李滨，黄永剑，梁博文

(玉林市科学实验中心测试所，广西玉林537000)

量子点表面化学的快速发展,使它们得到了越来越广泛的应用，因此开展有关量子点的应用研究工作具有十分重要的意义。本文参考了各CdS量子点的合成方法,采用水相合成法合成CdS量子点，考察了优化条件下量子点的荧光强度与维生素C离子浓度的关系。结果表明，一定浓度下的维生素C能使量子点荧光增强，并在一定范围内有良好的线性关系。由此提出以CdS量子点为荧光探针检测维生素C的新检验方法。该方法简单、快速且具有良好的灵敏性和选择性。

CdS量子点；荧光；维生素C；检测

量子点又称半导体纳米晶是一种高效的光致发光纳米晶体。量子点具有优良的光谱性质，量子点的合成与表面修饰技术也日益成熟，但仍有不少需要解决的问题，有许多有待开拓与发展的领域。近年来,量子点表面化学的快速发展,使它们得到了越来越广泛的应用。因此，开展有关量子点的应用研究工作具有十分重要的意义。本文参考了各CdS量子点的合成方法[1-6]，采用水相合成法，在水相环境中，以CdCl2为镉源、以巯基乙酸为稳定剂和硫源一步合成CdS量子点，考察优化条件下量子点的荧光强度与一定浓度下的维生素C能使量子点荧光增强，并在一定范围内有良好的线性关系。由此提出以CdS量子点为荧光探针检测维生素C的新检验方法。该方法简单、快速且具有良好的灵敏性和选择性。

1　实　验

1.1仪器和药品

RF-530型荧光分光光度计，DF-101S 集热式恒温磁力搅拌器，PHS-3C型精密pH计，AL104电子天平。

CdS量子点溶液、0.0005 mol/L抗坏血酸标准溶液、2.5水合氯化镉、巯基乙酸、30%过氧化氢、抗坏血酸、氢氧化钠均为分析纯，试验用水为超纯水。

1.2实验方法

1.2.1CdS量子点的制备

准确量取0.02 mol/L CdCl2水溶液100 mL于250 mL三颈烧瓶中，加0.5 mL巯基乙酸，调节溶液pH到12.00后，继续搅拌10 min，再向三颈烧瓶中加入0.3 mL 30%过氧化氢。后将250 mL三颈烧瓶移至DF-101S 集热式恒温磁力搅拌器，100 ℃下回流120 min，制得CdS量子点。

1.2.2CdS量子点荧光法测定维生素C

于10 mL比色管中分别加入1.0 mL已把pH调为7.00的量子点，加入不同体积0.0005 mol/L 的抗坏血酸标准溶液，摇匀。用超纯水定容至10 mL，摇匀，在激发光波长为520 nm下, 测定体系的荧光强度，同时做空白试验。

2　结果与讨论

2.1合成方法的选择

本文参考了各CdS量子点的合成方法，发现合成CdS的硫源各不相同，得出的量子点性质各不相同，本文吸取各方法的优势，采用文献[7]:水相合成法，在水相环境中，以CdCl2为镉源、以巯基乙酸为稳定剂和硫源一步合成CdS量子点。其合成原理是，巯基乙酸在强碱溶液中先发生酸碱反应脱去H+离子，此时羧酸根中的两个C-O键是等同的，后在OH-作用下脱去S2-离子生成乙烯酸，乙烯酸被过氧化氢氧化为水和二氧化碳，而生成的S2-离子可与Cd2+离子反应生成CdS。该方法与水热法[1]、反相微乳液法[2]、辐射法[3]、聚合物分散法[4]、微波法[5]等方法相比较，具有操作简单有效、方便快捷，所需的仪器设备条件不高，一般条件的实验室皆能合成获得CdS量子点。

2.2波长的选择

在pH为3.00、4.00、5.00、5.45、6.00、7.00、8.00时，CdS量子点溶液的荧光强度变化情况，具体结果见图1。

图1　不同pH值条件下的荧光光谱图

由图1可知，荧光光谱曲线在波长400～650 nm处均有激发，当pH=4.00时，样品的荧光强度最大；当pH<4.00时，CdS量子点溶液的荧光强度逐渐升高；当pH>4.00时，CdS量子点溶液的荧光强度逐渐降低。虽然在不同的pH下，CdS量子点的荧光强度各不相同，但其最大激发波长均在520 nm，所以试验选择测定波长为520 nm。

2.3CdS量子点pH的选择

由图1可知，巯基与镉离子的配位作用受pH的影响，pH的变化会使量子点荧光强度产生变化，pH过高或过低都会使量子点颗粒表面的巯基脱落，使得量子点的荧光强度降低。维生素C水溶液有一定的酸性，若将不同浓度的维生素C与CdS量子点混合，量子点受溶液pH的影响荧光强度将会产生变化。为了减少pH对荧光强度的影响，本试验事先将 CdS量子点的pH调为7.00，再以此条件下的CdS量子点为探针，检测不同维生素C浓度下CdS量子点的荧光强度，从而探求出量子点的荧光强度与维生素C离子浓度的关系。

2.4标准曲线和检出限

图2　溶液VC的浓度与量子点荧光强度的关系

按试验方法对抗坏血酸标准溶液进行测定，并绘制标准曲线，结果如图2所示。从图2可看出在曲线的前一段有较好的线性关系，说明随着维生素C的浓度的逐渐增加，CdS量子点荧光强度受维生素C影响使量子点荧光逐渐增强，并且在0～0.0007 mol/L维生素C浓度的范围内有良好的线性关系。但随着维生素C浓度的继续增加，CdS量子点的荧光强度急速增强，说明溶液随着维生素C浓度的提高，溶液的pH值逐渐降低，CdS量子点同时受到维生素C和溶液pH的影响，使得量子点的荧光强度激增，所以在维生素C浓度大于0.0007 mol/L后，维生素C浓度与CdS量子点荧光强度并不成线性关系。

综上所述本实验重点检测了溶液维生素C的浓度在0～0.0007 mol/L间，与量子点荧光强度的关系。于10 mL比色管中分别加入1.0 mL已把pH调为7.00的量子点，分别加入0 mL、1.0 mL、2.0 mL、3.0 mL、4.0 mL、5.0 mL、6.0 mL、8.0 mL、10.0 mL、12.0 mL、14.0 mL浓度为0.0005 mol/L 的抗坏血酸标准溶液，用超纯水定容至10 mL，摇匀，在激发光波长为520 nm下, 测定荧光强度，具体数据见表1。

表1　VC浓度改变时量子点荧光强度的测定结果

由表1结果得到的关系如图3所示，其线性方程为y=25485x+44.18，相关系数R2=0.993，检出限(3s/k)为0.027 mmol/L。量子点的荧光强度与维生素C浓度呈较好的线性关系，可用于维生素C浓度的定量分析，但测定时不能受其他有酸碱性的物质干扰。

图3　溶液VC的浓度与量子点荧光强度的关系

2.5样品分析

按试验方法对市场上某一橙汁样品平行测定3次，所得荧光强度分别为56.293，55.109，54.565，结果表明：橙汁样品中维生素C的浓度为0.00044 mol/L。该方法可用于微量维生素C的定量分析，获得结果满意有效。

3　结　论

本试验提出了以CdS量子点为荧光探针检测维生素C新检测方法。在一定浓度下的维生素C能使CdS量子点荧光增强，并在0～0.0007 mol/L的范围内有良好的线性关系，方法选择性好，快速、灵敏，能满足检测工作的实际要求。

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[7]Yilin Wang， Jianping Lu，Zhangfa Tong，et al.FACILE SYNTHESIS OF CdS NANOCRYSTALS USING THIOGLYCOLIC ACID AS A SULFUR SOURCE AND STABILIZER IN AQUEOUS SOLUTION[J].Bull. Chem. Soc. Ethiop., 2011, 25(3):393-398.

Determination of Trace Vitamin C in Beverage by CdS Quantum Dot Fluorescence

LI Bin， HUANG Yong-jian， LIANG Bo-weng

(Center of Scientific Experiment and Testing of Yulin City, Guangxi Yulin 537000, China)

The rapid development of surface chemistry of quantum dots makes them more and more widely used, so it has a very important significance to carry out the work of the relevant application research of quantum dots. The synthesis methods of CdS quantum dots were studied, and the CdS quantum dots were synthesized by aqueous phase synthesis. The relationship between the fluorescence intensity of quantum dots and the concentration of vitamin C in the optimized conditions was investigated. The results showed that the vitamin C under certain concentration could enhance the fluorescence of quantum dots, and had a good linear relationship within a certain range. A new method for the detection of vitamin C by using CdS quantum dots as fluorescent probes was proposed. The method is simple, rapid, and has good sensitivity and selectivity.

CdS quantum dot; fluorescence;vitamin C; detection

O655.1+1

B

1001-9677(2016)09-0128-03