豆渣基掺氮碳量子点的制备及对水中对硝基苯酚的光学检测

杨钰钰; 卫潇; 李雅倩; 刘欣妮; 王凤杰; 何红珠; 高月

文章摘要

杨钰钰,卫潇,李雅倩,刘欣妮,王凤杰,何红珠,高月.豆渣基掺氮碳量子点的制备及对水中对硝基苯酚的光学检测[J].农业环境科学学报,2024,43(4):955-962.

豆渣基掺氮碳量子点的制备及对水中对硝基苯酚的光学检测

Preparation of nitrogen-doped carbon quantum dots based on bean residue and fluorescence detection of p-nitrophenol in water

投稿时间：2023-09-18

DOI：10.11654/jaes.2023-0773

中文关键词: 碳量子点对硝基苯酚豆渣荧光检测

英文关键词: carbon quantum dots p-nitrophenol waste bean residue fluorescence detection

基金项目:国家自然科学基金青年科学基金项目（42207101）；长安大学中央高校基本科研业务费专项资金项目（300102293208）

作者	单位	E-mail
杨钰钰	长安大学水利与环境学院, 西安 710054 旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室, 西安 710054 水利部旱区生态水文与水安全重点实验室, 西安 710054
卫潇	长安大学水利与环境学院, 西安 710054 旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室, 西安 710054 水利部旱区生态水文与水安全重点实验室, 西安 710054	chdwx@chd.edu.cn
李雅倩	长安大学水利与环境学院, 西安 710054 旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室, 西安 710054 水利部旱区生态水文与水安全重点实验室, 西安 710054
刘欣妮	长安大学水利与环境学院, 西安 710054 旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室, 西安 710054 水利部旱区生态水文与水安全重点实验室, 西安 710054
王凤杰	长安大学水利与环境学院, 西安 710054 旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室, 西安 710054 水利部旱区生态水文与水安全重点实验室, 西安 710054
何红珠	长安大学水利与环境学院, 西安 710054 旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室, 西安 710054 水利部旱区生态水文与水安全重点实验室, 西安 710054
高月	长安大学水利与环境学院, 西安 710054 旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室, 西安 710054 水利部旱区生态水文与水安全重点实验室, 西安 710054

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中文摘要:

为利用废弃豆渣，开发废弃生物质能源的有效利用方式，实现“以废治废”，本研究以水为溶剂、以富氮废弃豆渣为碳源和氮源，采用一步水热法合成豆渣基氮掺杂的碳量子点（N-CQDs），进而基于N-CQDs构建了一种用于水环境中痕量对硝基苯酚（PNP）的快速高效检测新方法。N-CQDs制备过程绿色、简单，同时采用自身供氮、供碳的豆渣制备碳量子点实现了对废弃生物质能源的开发和再利用。通过透射电镜、红外光谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等表征了N-CQDs的形貌和光学特征；并探究了N-CQDs荧光传感器对PNP的最佳检测条件和检测性能。在最佳检测条件下，N-CQDs的荧光猝灭程度与PNP的浓度呈良好线性关系。此外，通过图谱重叠分析、荧光寿命衰减曲线测定与解析以及双指数模型拟合，揭示了其检测机理为内滤效应。该传感器已成功应用于自来水样品中的PNP定量检测，且具有良好抗干扰能力，为废弃豆渣再利用提供了一种思路。

英文摘要:

In order to utilize the current agricultural by-product waste bean residue, develop the effective utilization method of waste biomass energy, and realize the "waste treatment by waste", soybean dreg-based carbon quantum dots with self-doped nitrogen（N-CQDs） were synthesized in a one-step hydrothermal method using only water as a solvent and nitrogen-rich waste bean residue as carbon and nitrogen sources. A fast and efficient detection mechanism for trace p-nitrophenol（PNP）in water environment was established. The preparation was eco-friendly and simple. At the same time, the development and reuse of waste biomass energy could be accomplished by preparing carbon quantum dots from bean residue with its own nitrogen and carbon supply. Transmission electron microscopy, infrared spectroscopy, UV-visible absorption spectroscopy, and fluorescence spectroscopy were used to examine the morphology and optical properties of N-CQDs. The optimum detection conditions and detection performance of N-CQDs fluorescence sensor for PNP were also studied. Under the best detection conditions, the fluorescence quenching degree of N-CQDs had a good linear relationship with the concentration of PNP. In addition, the detection mechanism was investigated and verified by spectrum overlap analysis, fluorescence lifetime decay curve determination and analysis, and double exponential model fitting, and the detection mechanism was revealed to be the internal filtering effect. The sensor had been successfully applied to the quantitative detection of PNP in tap water samples, which had good anti-interference ability and provided an idea for the reuse of waste bean residue.

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