CdS量子點熒光法測定飲料中微量維生素C

李　濱，黃永劍，梁博文

(玉林市科學實驗中心測試所，廣西　玉林　537000)

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CdS量子點熒光法測定飲料中微量維生素C

李濱，黃永劍，梁博文

(玉林市科學實驗中心測試所，廣西玉林537000)

量子點表面化學的快速發展,使它們得到了越來越廣泛的應用，因此開展有關量子點的應用研究工作具有十分重要的意義。本文參考了各CdS量子點的合成方法,采用水相合成法合成CdS量子點，考察了優化條件下量子點的熒光強度與維生素C離子濃度的關系。結果表明，一定濃度下的維生素C能使量子點熒光增強，并在一定范圍內有良好的線性關系。由此提出以CdS量子點為熒光探針檢測維生素C的新檢驗方法。該方法簡單、快速且具有良好的靈敏性和選擇性。

CdS量子點；熒光；維生素C；檢測

量子點又稱半導體納米晶是一種高效的光致發光納米晶體。量子點具有優良的光譜性質，量子點的合成與表面修飾技術也日益成熟，但仍有不少需要解決的問題，有許多有待開拓與發展的領域。近年來,量子點表面化學的快速發展,使它們得到了越來越廣泛的應用。因此，開展有關量子點的應用研究工作具有十分重要的意義。本文參考了各CdS量子點的合成方法[1-6]，采用水相合成法，在水相環境中，以CdCl2為鎘源、以巰基乙酸為穩定劑和硫源一步合成CdS量子點，考察優化條件下量子點的熒光強度與一定濃度下的維生素C能使量子點熒光增強，并在一定范圍內有良好的線性關系。由此提出以CdS量子點為熒光探針檢測維生素C的新檢驗方法。該方法簡單、快速且具有良好的靈敏性和選擇性。

1　實　驗

1.1儀器和藥品

RF-530型熒光分光光度計，DF-101S 集熱式恒溫磁力攪拌器，PHS-3C型精密pH計，AL104電子天平。

CdS量子點溶液、0.0005 mol/L抗壞血酸標準溶液、2.5水合氯化鎘、巰基乙酸、30%過氧化氫、抗壞血酸、氫氧化鈉均為分析純，試驗用水為超純水。

1.2實驗方法

1.2.1CdS量子點的制備

準確量取0.02 mol/L CdCl2水溶液100 mL于250 mL三頸燒瓶中，加0.5 mL巰基乙酸，調節溶液pH到12.00后，繼續攪拌10 min，再向三頸燒瓶中加入0.3 mL 30%過氧化氫。后將250 mL三頸燒瓶移至DF-101S 集熱式恒溫磁力攪拌器，100 ℃下回流120 min，制得CdS量子點。

1.2.2CdS量子點熒光法測定維生素C

于10 mL比色管中分別加入1.0 mL已把pH調為7.00的量子點，加入不同體積0.0005 mol/L 的抗壞血酸標準溶液，搖勻。用超純水定容至10 mL，搖勻，在激發光波長為520 nm下, 測定體系的熒光強度，同時做空白試驗。

2　結果與討論

2.1合成方法的選擇

本文參考了各CdS量子點的合成方法，發現合成CdS的硫源各不相同，得出的量子點性質各不相同，本文吸取各方法的優勢，采用文獻[7]:水相合成法，在水相環境中，以CdCl2為鎘源、以巰基乙酸為穩定劑和硫源一步合成CdS量子點。其合成原理是，巰基乙酸在強堿溶液中先發生酸堿反應脫去H+離子，此時羧酸根中的兩個C-O鍵是等同的，后在OH-作用下脫去S2-離子生成乙烯酸，乙烯酸被過氧化氫氧化為水和二氧化碳，而生成的S2-離子可與Cd2+離子反應生成CdS。該方法與水熱法[1]、反相微乳液法[2]、輻射法[3]、聚合物分散法[4]、微波法[5]等方法相比較，具有操作簡單有效、方便快捷，所需的儀器設備條件不高，一般條件的實驗室皆能合成獲得CdS量子點。

2.2波長的選擇

在pH為3.00、4.00、5.00、5.45、6.00、7.00、8.00時，CdS量子點溶液的熒光強度變化情況，具體結果見圖1。

圖1　不同pH值條件下的熒光光譜圖

由圖1可知，熒光光譜曲線在波長400～650 nm處均有激發，當pH=4.00時，樣品的熒光強度最大；當pH<4.00時，CdS量子點溶液的熒光強度逐漸升高；當pH>4.00時，CdS量子點溶液的熒光強度逐漸降低。雖然在不同的pH下，CdS量子點的熒光強度各不相同，但其最大激發波長均在520 nm，所以試驗選擇測定波長為520 nm。

2.3CdS量子點pH的選擇

由圖1可知，巰基與鎘離子的配位作用受pH的影響，pH的變化會使量子點熒光強度產生變化，pH過高或過低都會使量子點顆粒表面的巰基脫落，使得量子點的熒光強度降低。維生素C水溶液有一定的酸性，若將不同濃度的維生素C與CdS量子點混合，量子點受溶液pH的影響熒光強度將會產生變化。為了減少pH對熒光強度的影響，本試驗事先將 CdS量子點的pH調為7.00，再以此條件下的CdS量子點為探針，檢測不同維生素C濃度下CdS量子點的熒光強度，從而探求出量子點的熒光強度與維生素C離子濃度的關系。

2.4標準曲線和檢出限

圖2　溶液VC的濃度與量子點熒光強度的關系

按試驗方法對抗壞血酸標準溶液進行測定，并繪制標準曲線，結果如圖2所示。從圖2可看出在曲線的前一段有較好的線性關系，說明隨著維生素C的濃度的逐漸增加，CdS量子點熒光強度受維生素C影響使量子點熒光逐漸增強，并且在0～0.0007 mol/L維生素C濃度的范圍內有良好的線性關系。但隨著維生素C濃度的繼續增加，CdS量子點的熒光強度急速增強，說明溶液隨著維生素C濃度的提高，溶液的pH值逐漸降低，CdS量子點同時受到維生素C和溶液pH的影響，使得量子點的熒光強度激增，所以在維生素C濃度大于0.0007 mol/L后，維生素C濃度與CdS量子點熒光強度并不成線性關系。

綜上所述本實驗重點檢測了溶液維生素C的濃度在0～0.0007 mol/L間，與量子點熒光強度的關系。于10 mL比色管中分別加入1.0 mL已把pH調為7.00的量子點，分別加入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濃度為0.0005 mol/L 的抗壞血酸標準溶液，用超純水定容至10 mL，搖勻，在激發光波長為520 nm下, 測定熒光強度，具體數據見表1。

表1　VC濃度改變時量子點熒光強度的測定結果

由表1結果得到的關系如圖3所示，其線性方程為y=25485x+44.18，相關系數R2=0.993，檢出限(3s/k)為0.027 mmol/L。量子點的熒光強度與維生素C濃度呈較好的線性關系，可用于維生素C濃度的定量分析，但測定時不能受其他有酸堿性的物質干擾。

圖3　溶液VC的濃度與量子點熒光強度的關系

2.5樣品分析

按試驗方法對市場上某一橙汁樣品平行測定3次，所得熒光強度分別為56.293，55.109，54.565，結果表明：橙汁樣品中維生素C的濃度為0.00044 mol/L。該方法可用于微量維生素C的定量分析，獲得結果滿意有效。

3　結　論

本試驗提出了以CdS量子點為熒光探針檢測維生素C新檢測方法。在一定濃度下的維生素C能使CdS量子點熒光增強，并在0～0.0007 mol/L的范圍內有良好的線性關系，方法選擇性好，快速、靈敏，能滿足檢測工作的實際要求。

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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