多孔荧光碳点水凝胶及其对重金属的吸附和检测性能的研究
基于多孔碳材料对重金属离子吸附性能的研究进展_赵梦奇
第３２卷 第２期Ｖｏｌ．３２ Ｎｏ．２材 料 科 学 与 工 程 学 报Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ总第１４８期Ａｐｒ．２０１４文章编号：１６７３－２８１２（２０１４）０２－０３０１－０６基于多孔碳材料对重金属离子吸附性能的研究进展赵梦奇，司马义·努尔拉，米红宇（石油天然气精细化工教育部重点实验室新疆大学，新疆乌鲁木齐８３００４６） 【摘 要】 重金属污染给生态环境及人类健康带来极大危害，是最重要的世界环境问题之一。
多孔碳材料对重金属离子具有较好的吸附能力，可用于重金属污水的处理。
本文综述了废弃生物质制备碳吸附剂以及掺杂型和聚合物基多孔碳作为新型炭材料，在重金属废水处理中的研究进展，并阐述了其吸附机理以及发展潜力。
掺杂型和聚合物基多孔碳材料作为吸附剂的后起之秀，在废水处理中具有较好的发展潜力，因此，开发环境友好、低成本、高效的新型碳材料吸附剂对治理重金属污染具有重要意义。
【关键词】 多孔碳材料；重金属；吸附中图分类号：ＴＱ４２４文献标识码：ＡＲｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｎ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｐｏｒｏｕｓ ＣａｒｂｏｎＭａｔｅｒｉａｌｓ ｔｏ Ｈｅａｖｙ Ｍｅｔａｌ ＩｏｎｓＺＨＡＯ Ｍｅｎｇ－ｑｉ，Ｉｓｍａｙｉｌ Ｎｕｒｕｌｌａ，ＭＩ Ｈｏｎｇ－ｙｕ（Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｏｉｌ ＆Ｇａｓ Ｆｉｎｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，ＸｉｎＪｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｕｒｕｍｑｉ ８３００４，Ｃｈｉｎａ）【Ａｂｓｔｒａｃｔ】 Ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｂｒｉｎｇｓ ａ ｇｒｅａｔ ｈａｒｍ ｔｏ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｈｕｍａｎ ｈｅａｌｔｈ，ｗｈｉｃｈｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ．Ｐｏｒｏｕｓ ｃａｒｂｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｈａｄ ｇｏｏｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ ｔｏ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｉｏｎｓ，ａｎｄ ｔｈｕｓ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｒｅｍｏｖｅ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｉｎ ｔｈｅｗａｓｔｅｗａｔｅｒ．Ｔｈｉｓ ｒｅｖｉｅｗ ｈａｓ ｏｕｔｌｉｎｅｄ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｐｏｒｏｕｓ ｃａｒｂｏｎ ｔｏ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｉｏｎｓ，ｔｈｅｒｅｃｅｎｔ ａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｏｆ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｏｆ ｐｏｒｏｕｓ ｃａｒｂｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｐｏｌｙｍｅｒ－ｄｅｒｉｖｅｄｃａｒｂｏｎ，ｄｏｐｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｆｒｏｍ ｂｉｏｍａｓｓ ｗａｓｔｅ ｉｎ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ｗｉｔｈ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ．Ｐｏｌｙｍｅｒ－ｂａｓｅｄ ａｎｄｄｏｐｅｄ ｐｏｒｏｕｓ ｃａｒｂｏｎｓ ａｓ ｔｈｅ ｕｐ－ａｎｄ－ｃｏｍｉｎｇ ｓｔａｒｓ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ａｄｓｏｒｂｅｎｔ ｈａｖｅ ａ ｇｒｅａｔ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｉｎ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｔｈｕｓ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｆｒｉｅｎｄｌｙ，ｌｏｗ－ｃｏｓｔ，ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｎｅｗ ｃａｒｂｏｎ ａｄｓｏｒｂｅｎｔｓ ｆｏｒｇｏｖｅｒｎｉｎｇ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｉｓ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ．【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ】 ｐｏｒｏｕｓ ｃａｒｂｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ；ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ收稿日期：２０１３－１０－１６；修订日期：２０１４－０１－０８基金项目：新疆维吾尔自治区高校科研计划资助项目（ＸＪＥＤＵ２０１２Ｉ０５），国家自然科学基金资助项目（２１０６３０１３，２１３６３０２３）作者简介：赵梦奇（１９７４－），博士，研究方向：碳素材料。
PVA-碳量子点复合荧光水凝胶的制备及性能研究
PVA-碳量子点复合荧光水凝胶的制备及性能研究马玉林;樊晓慧;毛林韩;崔聪聪;黄巧雨;陈朝霞;张玉红【期刊名称】《湖北大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2024(46)1【摘要】荧光水凝胶因其优异的光学性能、生物相容性等优点受到广泛关注。
本研究通过冻融法,将硅烷碳点(Si-CDs)与聚乙烯醇(PVA)复合,制备了一种具有pH响应性和抗菌活性的聚乙烯醇-碳量子点复合荧光水凝胶(PVA-CDs),表征了PVA-CDs水凝胶的微观结构,并研究了其机械性能、流变性能、吸水性、细胞相容性以及抗菌活性。
实验结果表明,碳量子点的引入,显著改善了水凝胶的力学性能,降低了水凝胶的溶胀比。
在不同的酸碱环境中,掺杂了荧光碳点的PVA-CDs复合水凝胶显示出不同颜色的荧光,证明PVA-CDs复合水凝胶具有优异的pH响应性。
经PVA-CDs复合水凝胶处理的细菌培养板上形成了清晰可见的抑菌圈,表明其有良好的抗菌活性。
此外,所制备的荧光水凝胶材料同时具备pH响应性、抗菌活性和细胞相容性,为开发生物医用材料提供了新的思路和重要理论依据。
【总页数】9页(P77-85)【作者】马玉林;樊晓慧;毛林韩;崔聪聪;黄巧雨;陈朝霞;张玉红【作者单位】有机化工新材料省部共建协同创新中心【正文语种】中文【中图分类】O631【相关文献】1.氧化锌量子点和碳量子点及其复合物的制备与发光性能的研究2.聚乙烯醇/碳量子点复合荧光纤维的制备及检测性能3.单激发双发射近红外荧光碳量子点制备、荧光性能与细胞成像4.聚丙烯酰胺/碳量子点/氧化石墨烯复合水凝胶制备及其性能分析5.碳量子点/聚乙烯醇复合膜的制备及其荧光性能研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
含碳点水凝胶荧光试纸的制备及其对fe^3+的检测
收稿日期:2018-11-20 修回日期:2018-12-11基金项目:国家自然科学基金(N o .51573126) *通讯作者:邱海霞,女,博士,副教授,研究方向为复合材料㊂E -m a i l :2016210129@t j u .e d u .c n 第36卷第1期V o l .36 N o .1分析科学学报J O U R N A LO FA N A L Y T I C A LS C I E N C E 2020年2月F e b .2020D O I :10.13526/j .i s s n .1006-6144.2020.01.006含碳点水凝胶荧光试纸的制备及其对F e3+的检测赵霄向,吴永利,高建平,刘 宇,邱海霞*(天津大学理学院化学系,天津300350)摘 要:本文以柠檬酸三铵和磷酸三钠为原料,采用微波辅助溶剂热法制备碳点(C D s )㊂采用离子交联方法将C D s 负载在海藻酸钠水凝胶中,得到了可用于检测金属离子的荧光试纸C D s -G e l ㊂C D s -G e l 发射的荧光强度与C D s 含量有关,当C D s 含量为3%时,其荧光强度最大㊂C D s -G e l 试纸检测F e 3+时,其荧光强度会随着F e 3+溶液浓度的增加而降低,并发生明显的荧光猝灭现象㊂不同C D s 含量的试纸检测F e 3+浓度的下限不同,最低为10μm o l /L ㊂使用过的C D s -G e l 试纸经处理可以基本上恢复到原来的荧光强度,因此该C D s -G e l 荧光试纸可以重复再利用㊂这种方法可作为F e 3+的现场和半定量分析技术㊂关键词:水凝胶;碳点;荧光;F e 3+检测中图分类号:O 657.39 文献标识码:A 文章编号:1006-6144(2020)01-033-04碳量子点(C a r b o nD o t s ,C D s )是一类新型的荧光纳米碳材料[1]㊂与半导体量子点相比,C D s 具有超强的化学惰性[2]㊁低细胞毒性[3]以及良好的生物相容性[4]等㊂C D s 已被广泛应用于生物成像和光催化领域[5-7]㊂然而,C D s 作为传感探针用于各种检测体系时,其荧光强度会受到许多方面的影响,例如样品基质的光散射㊁环境条件等,这会给检测的精确性以及重复性带来困难㊂此外,C D s 通常需要与目标样品混合才能进行检测,这使得C D s 传感探针不适用于现场检测㊂然而当C D s 固定在水凝胶中时[8],由样品引起的与分析物无关的效应会最小化[9,10],便能够实现现场㊁快速和准确的检测金属离子㊂海藻酸钠(S A )是天然多糖聚合物,具有无毒性㊁生物相容性和生物可降解性等优点,与C a2+交联后能形成绿色㊁环保以及无污染的水凝胶,因此常常被作为聚合物基质载体㊂本实验使用柠檬酸三铵和N a 3P O 4制备了具有荧光特性的C D s ,并将其负载在海藻酸钠水凝胶(G e l )中形成荧光试纸,研究其在F e 3+检测方面的应用㊂结果显示,本实验所制备的荧光试纸可对F e 3+进行现场和半定量分析㊂1 实验部分1.1 仪器与试剂T E C N A IG 2F 20型场发射透射电镜(荷兰,P h i l i p s 公司);B D X 3300型X 射线衍射仪(北大青鸟仪器设备公司);F -97型荧光分光光度计(上海棱光技术有限公司)㊂柠檬酸三铵㊁海藻酸钠(S A ,天津市杰尔正化工贸易有限公司),N a 3P O 4㊁E D T A ㊁C a C l 2㊁F e (N O 3)3(天津江天化工技术有限公司)㊂实验中所用的试剂均为分析纯㊂实验用水为去离子水㊂1.2 C D s 的制备称取1g N a 3P O 4和5g 柠檬酸三铵于50m L 烧杯中,加入10m L 去离子水并搅拌至全部溶解,放置于微波炉中加热140s ,即生成大量棕黄色固体粉末㊂将该粉末溶于100m L 乙醇中,离心去除部分杂质,然后用离子交换树脂进一步纯化,将纯化后的C D s 烘干后,储存备用㊂第1期赵霄向等:含碳点水凝胶荧光试纸的制备及其对F e 3+的检测第36卷1.3 C D s -G e l 的制备称取0.4g 海藻酸钠(S A )于50m L 烧杯中,加入20m L 去离子水,搅拌溶解后加入C D s,待混合均匀后,将溶液放置于模具中烘干㊂在模具中加入0.1m o l /L 的C a C l 2溶液交联约20m i n 后取出,将样品裁成5c mˑ1c m 的条形试纸,保存备用㊂将C D s 含量分别为1%㊁3%㊁5%和7%(相对于S A )的试纸分别记为C D s -G e l -1㊁C D s -G e l -3㊁C D s -G e l -5和C D s -G e l -7㊂2 结果与讨论2.1 C D s -G e l 的表征采用透射电镜(T E M )和X 射线衍射(X R D )对C D s -G e l 进行表征㊂图1是C D s -G e l -3的T E M 图像㊂从图中可以看出C D s 均匀分散在G e l 中,且其直径大约在3~8n m 之间㊂图2显示了S A ㊁C D s ㊁G e l 和C D s -G e l -3的X R D 图㊂S A 在2θ=13.5ʎ处的衍射峰是S A 中水合晶体结构的典型特征峰㊂与C a 2+交联形成G e l 后,峰的强度明显减弱㊂C D s 在2θ=21.9ʎ处有较宽的衍射峰㊂当S A 与C D s 形成C D s -G e l -3时,G e l 的特征峰没有发生较大的改变㊂这证明了C D s 添加至G e l 中时,没有影响原有物质的结晶度㊂图1 C D s -G e l -3的透射电镜(T E M )图像F i g .1 T E Mi m a g e o fC D s -G e l -3图2 S A (a )㊁C D s (b )㊁G e l (c )和C D s -G e l -3(d)的X 射线衍射(X R D )图F i g .2 X R D p a t t e r n so fS A (a ),C D s (b ),G e l (c )a n d C D s -G e l -3(d)2.2 C D s 和C D s -G e l 的荧光特性配制浓度为1g /L 的C D s 溶液,测定其荧光强度㊂以20n m 的增量将激发波长从370n m 增加到470n m ㊂从图3(A )中可以观察到,C D s 的发射波长随着激发波长的增加而增加,但荧光强度显著降低㊂这是由于C D s 的尺寸不同,以及C D s 表面上各种有机基团导致的C D s 表面状态分布的变化[11]㊂在370n m 下C D s 的荧光发射峰强度最大,因此选用370n m 作为激发波长㊂图3(B )是C D s -G e l 的荧光光谱,表示了C D s 含量的变化对荧光发射强度的影响㊂随着C D s 含量的增加,C D s -G e l 的荧光强度增加,其中C D s -G e l -3表现出最强的荧光发射强度㊂然而,当C D s 含量继续增加时,C D s -G e l -5和C D s -G e l -7的荧光强度依次降低,这可能与C D s 纳米颗粒本身的自猝灭有关[12]㊂图3 (A )不同激发波长下C D s 的荧光光谱;(B )370n m 激发波长下C D s 含量不同时C D s -G e l 的荧光光谱F i g .3 (A )F l u o r e s c e n c e s p e c t r a o f C D s u n d e r d i f f e r e n t e x c i t a t i o nw a v e l e n g t h ;(B )F l u o r e s c e n c e s p e c t r a o f C D s -G e l w i t h d i f f e r e n t C D s c o n t e n t s a t 370n me x c i t a t i o nw a v e l e n gt h第1期分析科学学报第36卷图4 不同浓度的F e 3+溶液中C D s -G e l -3的荧光光谱F i g .4 F l u o r e s c e n c e s p e c t r a o f C D -G e l -3i nF e 3+s o -l u t i o n sw i t hd i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n 2.3 C D s -G e l 用于F e3+的检测为了评估C D s -G e l 定量检测F e 3+的效果,将C D s -G e l -3浸入不同浓度的F e 3+溶液中,测量其荧光强度㊂由图4可以看出,C D s -G e l -3的荧光强度随着F e 3+浓度的增加而降低,这是因为F e 3+可以和C D s 上的羟基发生配位作用[13],使得C D s -G e l -3的荧光猝灭㊂2.4 F e3+的半定量测定所研发的C D s -G e l 检测试纸可以进行半定量分析,方便㊁快速地检测F e 3+㊂图5(A )是不同C D s 含量的试纸在紫外灯下发出蓝色荧光的照片㊂将试纸分别浸入到不同浓度的F e 3+溶液中10s ,取出用吹风机快速吹干,用同样的紫外灯照射,可以看到蓝色荧光猝灭(图5(B ))㊂经过大量实验测试发现,不同浓度的F e 3+溶液可以使含有不同C D s 含量的试纸荧光猝灭,实验所制备的试纸C D s -G e l -1㊁C D s -G e l -3㊁C D s -G e l -5㊁C D s -G e l -7所对应的F e 3+溶液浓度的最低下限分别为10㊁200㊁800和2.0ˑ103μm o l /L ㊂C D s -G e l 试纸具有高选择性㊁低成本㊁方便携带和易于使用等特点㊂图5 不同C D s 含量的试纸(A )和分别浸入不同浓度F e 3+溶液中(B )后的荧光图F i g .5 F l u o r e s c e n t p h o t o o f t e s t p a p e r sw i t hv a r i o u sC D s c o n t e n t s (A )a n d a f t e r i m m e r s e d i nF e 3+s o l u t i o n i nd i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n s (B)图6 不同处理下C D s -G e l 的荧光光谱F i g .6 F l u o r e s c e n c e s p e c t r ao fC D s -G e l u n d e rd i f -f e r e n t t r e a t m e n t s2.5 C D s -G e l 的稳定性为了研究试纸的稳定性,进行了荧光恢复实验㊂如图6所示,C D s -G e l 没有浸入F e 3+溶液前发射出较强的荧光,浸入到50μm o l /L 的F e 3+溶液中后,C D s -G e l 发射的荧光强度急剧下降㊂将浸入到F e 3+溶液中的C D s -G e l 放入到E D T A 溶液中后,C D s -G e l 发射的荧光强度基本得以恢复㊂这是因为E D T A 是一种络合剂,可以和F e 3+形成更稳定的络合物,释放出C D s ㊂表明C D s -G e l 可以重复检测F e 3+㊂当试纸重复使用3次时,荧光恢复能力减弱㊂这有可能是在重复测试过程中,少量的C D s 溶解于水溶液中所导致的㊂3 结论将C D s 负载在海藻酸钠中制成荧光试纸C D s -G e l ,该水凝胶对F e 3+具有很高的选择性㊂并且经E D -T A 溶液处理后,水凝胶的荧光强度可以恢复,说明它可以重复用于测定溶液中F e 3+㊂制成的C D s -G e l 荧光试纸为F e 3+的现场分析和半定量检测提供了一个简单的方法㊂参考文献:[1] G O N G H ,L IXB ,L ÜJ J ,e t a l .J o u r n a l o fA n a l y t i c a l S c i e n c e (弓辉,李雪冰,吕俊杰等.分析科学学报),2018,34(5):633.第1期赵霄向等:含碳点水凝胶荧光试纸的制备及其对F e3+的检测第36卷[2] Q U P,WU G H,Q U H H,e t a l.J o u r n a l o fA n a l y t i c a l S c i e n c e(瞿鹏,武冠辉,瞿昊宏等.分析科学学报),2015,31(4):513.[3] T A N G R,L IC,Y EZQ,e t a l.J o u r n a l o fA n a l y t i c a l S c i e n c e(唐荣,李琛,叶志强等.分析科学学报),2015,31(1):6.[4] Z HA N G Y,L IM,J I A N GJ J,e t a l.J o u r n a l o fA n a l y t i c a l S c i e n c e(张彦,李敏,姜晶晶等.分析科学学报),2017,33(1):135.[5] Z h a n g H,Z h a oLX,G e n g FL,G u oL H,W a nB,Y a n g Y.A p p l C a t a l B,2015,180:656.[6] X u JY,Z h o uY,C h e n g GF,D o n g M T,L i uSX,H u a n g CB.L u m i n e s c e n c e,2015,30(4):411.[7] L e eA G,A r e n aCP,B e e b eDJ,P a l e c e kSP.B i o m a c r o m o l e c u l e s,2010,11(12):3316.[8] G o g o iN,B a r o o a h M,M a j u m d a rG,C h o w d h u r y D.A C SA p p 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o t h e r m a lm e t h o db y u s i n g t r i a m m o n i u m c i t r a t ea n dt r i s o d i u m p h o s p h a t e.T h ea s-p r e p a r e d C D s w e r el o a d e di n t oa l g i n a t e h y d r o g e lw h i c hw a s p r e p a r e d t h r o u g h i o n c r o s s l i n k i n g a n d t h e n t h e f l u o r e s c e n t h y d r o g e l t e s t s t r i p sC D s-G e lw e r eo b t a i n e d.T h ee m i t t e df l u o r e s c e n c ei n t e n s i t y d e p e n d e n to nt h ec o n t e n t so fC D si n C D s-G e l r e a c h e d t o t h eh i g h e s tw h e nC D s c o n t e n tw a s3%.W h e nC D s-G e lw a su s e d t od e t e c tF e3+,t h eC D s-G e l f l u o r e s c e n c e i n t e n s i t y d e c r e a s e da st h eF e3+c o n c e n t r a t i o ni n c r e a s e d,a l o n g w i t ho b v i o u sf l u o r e s c e n c e q u e n c h i n g.T h e d e t e c t i o n l i m i t o f F e3+w a s d i f f e r e n t b y C D s-G e l t e s t s t r i p s i n d i f f e r e n t C D s c o n t e n t s,a n d t h e l o w e s tw a s10μm o l/L.T h ef l u o r e s c e n c ei n t e n s i t y o ft h et e s ts t r i p sa f t e ru s i n g c o u l db ea l m o s t r e s t o r e d t ot h e i ro r i g i n a l,t h u st h eC D s-G e l t e s ts t r i p s w e r es u p p o s e dt ob er e u s e d.T h i st e c h n o l o g y b r i n g s g r e a t c o n v e n i e n c e t o t h eF e3+a n a l y s i s a n d s e m i-q u a n t i t a t i v e t e s t i n g.K e y w o r d s:H y d r o g e l;C a r b o nd o t s;F l u o r e s c e n c e;F e3+d e t e c t i o n。
碳量子点荧光材料的制备及其对金属离子检测的应用研究进展
碳量子点荧光材料的制备及其对金属离子检测的应用研究进展肖秀婵; 秦淼; 李强林; 任亚琦; 周筝【期刊名称】《《功能材料》》【年(卷),期】2019(050)009【总页数】6页(P63-68)【关键词】碳量子点; 制备方法; 金属离子检测; 应用领域【作者】肖秀婵; 秦淼; 李强林; 任亚琦; 周筝【作者单位】成都工业学院智慧环保大数据中心成都 611730【正文语种】中文【中图分类】X8320引言重金属污染已成为全球性环境问题之一，对人类健康造成不可逆转性的损害。
重金属具有分布广泛、形态多样、降解难、毒性高等特点，可以通过各种形式进入到土壤、空气和水体中，最终通过食物链或者直接接触的方式进入人体，并在体内累积，导致生物体内的蛋白质结构发生不可逆的改变，影响组织细胞功能，进而引发各种疾病[1]。
随着人们健康意识和环保意识的增强，重金属检测技术的研究越来越受到重视。
目前已有多种检测方法可以实现灵敏的重金属离子检测，如原子吸收光谱法、原子荧光发射法、电感耦合等离子质谱法和荧光探针法等，可用于微量或痕量重金属离子的测定[2-4]，但受限于检测过程繁琐、运行费用高、不易携带且需要经过专门训练的人员操作等缺点，这些技术难以满足日益增长的现场监测和在线分析等需求。
因此，开发快速、灵敏、准确的重金属分析方法，对于保护环境和提高人类的生存质量均具有重要意义。
碳量子点(carbon quantum dots, CQDs)是由分散的类球状碳颗粒组成，尺寸极小(在10 nm以下)，具有荧光性质的新型纳米碳材料[5]。
自从2004年美国南卡罗莱纳大学的Xu等[6]在制备单壁碳纳米管(SWCNTs)时，首次发现了可以放出明亮荧光的碳量子，随后2006年Sun等[7]通过激光烧蚀石墨粉和水泥获得荧光碳点，近年来吸引了越来越多的科学家广泛关注。
碳量子点具有极小的尺寸、优良的水溶性、化学稳定性、低毒性、良好的生物相容性、低廉的成本、较强的[1]量子限域效应、稳定的荧光性能等一系列优异性能，在生物成像、有机物分析和光催化等多个领域具有潜在的应用前景，因此具有巨大的研究价值[8-9]。
一种利用水凝胶吸附水体重金属的方法[发明专利]
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专利名称：一种利用水凝胶吸附水体重金属的方法专利类型：发明专利
发明人：樊李红,李亚
申请号：CN201610749867.6
申请日：20160827
公开号：CN106430395A
公开日：
20170222
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于高分子化学材料领域，具体涉及了一种利用水凝胶吸附水体重金属的方法。
所述方法包括：(1)水凝胶的制备：将氧化羧甲基淀粉钠溶液与羧甲基壳聚糖溶液混合，充分搅拌、静置后得到水凝胶；所得水凝胶经水洗、干燥后备用；(2)干燥后的水凝胶投加到含重金属废水中，在一定条件下使水凝胶完成对水体重金属的充分吸附。
本发明中所述水凝胶对铜离子、镍离子的吸附过程符合单分子层吸附模型和准二级吸附动力学；对铜离子的最大吸附量为158mg/g；对镍离子的吸附量为298.4mg/g；吸附完成后，将水凝胶置于1mol/L的硝酸溶液中脱附再生，再生后的水凝胶可循环使用。
申请人：武汉理工大学
地址：430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路122号
国籍：CN
代理机构：湖北武汉永嘉专利代理有限公司
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多孔阳离子凝胶的制备及其吸附性能研究
多孔阳离子凝胶的制备及其吸附性能研究詹海燕;方润;江逸;季莹莹;王润奇【摘要】以丙酮、甲醛和三乙烯四胺为单体,碳酸钙为致孔剂,通过溶液缩聚法合成了多孔阳离子凝胶材料.使用IR、NMR和SEM等手段对多孔凝胶进行表征,研究了多孔凝胶对水中阴离子染料氨基黑10B的吸附行为.结果表明,多孔凝胶与纯阳离子凝胶分子结构相似,含有数量众多的极性官能团,其对氨基黑的吸附是基于分子间静电引力和氢键的共同作用并具有渗透吸附特性.孔洞结构的引入加快了多孔凝胶的渗透吸附速率但对其平衡吸附容量无明显影响.当碳酸钙用量为2 g时,多孔凝胶达到吸附平衡所需时间从纯阳离子凝胶的540 min缩短到120 min,对氨基黑的饱和吸附量可达1398.6 mg·g-1.【期刊名称】《闽江学院学报》【年(卷),期】2019(040)002【总页数】8页(P101-108)【关键词】多孔凝胶;阳离子凝胶;吸附【作者】詹海燕;方润;江逸;季莹莹;王润奇【作者单位】闽江学院海洋学院,福建福州350108;闽江学院海洋学院,福建福州350108;闽江学院绿色染整福建省高校工程研究中心,福建福州350108;闽江学院海洋学院,福建福州350108;闽江学院海洋学院,福建福州350108;闽江学院海洋学院,福建福州350108【正文语种】中文【中图分类】O633近年来，具有靓丽色彩和高色牢度的各类新型合成染料得到了日益广泛的应用。
然而，含有这些染料的印染废水却具有组成复杂、难以降解、可生化性差等特点，处理难度较大。
目前针对印染废水中的合成染料多采用物化-生化相结合的多级处理工艺，其中常规的物化处理手段主要包括电化学法、膜分离法、催化降解法和吸附法等[1]。
吸附法因具有操作简便、适应性强等优点而成为印染废水处理的重要手段，因此具有良好吸附能力的新型吸附材料的开发和应用成为相关领域的研究热点。
水凝胶是一种具有三维网状结构的功能高分子材料，可在水中溶胀但不会溶解。
水凝胶吸附法去除水中重金属离子研究综述
（１．Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆＧｅｏｈａｚａｒｄ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ Ｇｅｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｐ ｒｏｔｅｃｔｉｏｎ， Ｃｈｅｎｇｄｕ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００５９，Ｃｈｉｎａ；２．ＦａｃｕｌｔｙｏｆＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，
近年 来 ．我 国 “血铅 超标 ”、“砷 中毒 ”、“镉 大米 ” 等重 金 属污 染 事件 频发 引 起 了全 社 会 的广 泛关 注 仅 近 ５年 ．发 生 的特大 重金属 污染 事件 就多 达 ３０多 起 ．呈 高发态 势 ．在社会 上造 成 了恶劣 的影 响 。重 金 属 污染 已成 为关 系到人 类健康 和生存 的重 大环境 问 题 ．对 环境 和公众 健康 构成 了严重 威胁 …。面对 当前 日益 严 峻 的重金 属 污染 形 势 ．国内外 学 者对 重 金 属 污 染 防治技术 开展 了大 量 的研 究工 作 。在基础 理论 、
［关 键 词 ］ 水凝 胶 ；重金 属 ；吸 附 ；生 物 质 ［中 图分 类 号 ］ｘ７０３ ［文 献 标 识码 ］Ａ ［文 章 编 号 ］ １００５—８２９Ｘ（２０１６）０５—０００１—０４
Ｒｅｖｉｅｗ ｏｎ ｒｅｍｏｖａＩ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａＩｉｏｎｓ ｆｒＯｍ ａｑｕｅｏｕｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｂｙ ｈｙｄｒｏｇｅｌ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ
Ｔｈｅ Ｈｏｎｇ Ｋｏｎｇ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｏｎｇ Ｋｏｎｇ ９９９０７７，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｙｄｒｏｇｅｌ ｉｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｈｉｇｈ ｐｏｌｙｍｅｒ ｍａｔｅｒ ｉａｌ ｗｉｔｈ ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｆａｖｏｒｅｄ ｂｙ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ ｉｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｆ ｉｅｌｄ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｉｔｓ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｓｔｒｏｎｇ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ， ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ—ｆｒ ｉｅｎｄｌｙ，ｈａｖｉｎｇ ａ ｓｐｅｃｉｆ ｉｃ ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｅｔｃ．Ｒｅｃｎｔｌｙ，ａｓ ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｎｏｖｅｌ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ａｄｓｏｒｂｉｎｇ ｍａｔｅｒ ｉａｌ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｆｉｅｌｄｓ，ｉｔ ｈａｓ ｗｏｎ ｓｐｅｃｉａｌ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｒｅｍａｒｋａｂｌｅ ｐｒｏｇｒｅｓｓ．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒ ｅｓｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ ｈｙｄｒｏｇｅｌｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｃｈｉｔｏｓａｎ，ａｃｒｙｌａｍｉｄｅ，ａｎｄ ｎａｔｕｒａｌ ｇ ｒａｆｔｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ａｄｓｏｒｐ ｔｉｖｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ａｒｅ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ ｒｅｖｉｅｗｅｄ ａｎｄ ｓｕｍｍａｒ ｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｂｏｔｈ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｉｔｓ ｆｕｔｕｒｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｅｍｐｈａｓｉｓ ａｎｄ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ ａｙｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｐｏｉｎｔｅｄ ｏｕｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒｏｇｅｌ；ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌ；ａｄｓｏｒｐ ｔｉｏｎ；ｂｉｏｍａｓｓ
一种用于重金属离子吸附和检测的复合水凝胶的制备方法[发明专利]
![一种用于重金属离子吸附和检测的复合水凝胶的制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/d06d142089eb172dec63b72a.png)
专利名称：一种用于重金属离子吸附和检测的复合水凝胶的制备方法
专利类型：发明专利
发明人：赵义平,文梦娟,姜文哲
申请号：CN201811293892.3
申请日：20161207
公开号：CN109289789A
公开日：
20190201
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种用于重金属离子吸附和检测的复合水凝胶的制备方法，属于高分子材料领域。
本发明产品其特征在于既可以有效地对水中的重金属离子进行定性检测，又可吸附水中的重金属离子。
本发明产品对废水中低浓度镍、铬、铅、汞等重金属离子的吸附去除率均达到90％以上。
本发明产品制备不需要特殊设备、工业化实施容易，产品成本不高。
本发明所述复合凝胶产品吸附重金属离子后，可通过清洗液清洗高效回收吸附的重金属离子，可一次性洗脱掉95％以上所吸附的重金属离子，凝胶可以重复使用。
申请人：天津市金鳞水处理科技有限公司
地址：300400 天津市北辰区津保高速公路王秦庄段西侧
国籍：CN
代理机构：北京瑞盛铭杰知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：张红
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多孔荧光碳点水凝胶及其对重金属的吸附和检测性能的
研究
多孔荧光碳点水凝胶及其对重金属的吸附和检测性能的研究
近年来，随着环境污染问题的日益严重，重金属的排放和污染成为了全球关注的焦点。
重金属的污染对生态环境和人体健康造成巨大的威胁，因此开展高效的重金属吸附和检测技术的研究显得至关重要。
多孔荧光碳点水凝胶是近年来新兴的材料，在吸附和检测重金属方面具有潜力。
荧光碳点是一种直径小于10纳米的碳
基材料，具有优异的荧光特性和独特的孔结构。
荧光碳点可以由碳源经过高温热解或者碳化得到，其表面有丰富的官能团，可以实现对重金属离子的高效吸附。
而水凝胶则是一种具有高度吸水性和可逆性的凝胶材料，可以提供良好的载体性能，增强荧光碳点对重金属吸附和检测的性能。
为了研究多孔荧光碳点水凝胶对重金属的吸附和检测性能，我们首先制备了多孔荧光碳点水凝胶材料。
制备过程中，我们选择了富含官能团的有机化合物作为碳源，经过高温热解和碳化制备了荧光碳点。
然后，我们将荧光碳点与具有高度吸水性的聚合物反应，通过化学交联和冷冻干燥获得了多孔荧光碳点水凝胶材料。
接下来，我们对多孔荧光碳点水凝胶进行了性能测试。
首先，我们研究了其对重金属离子的吸附性能。
通过在不同重金属离子溶液中与多孔荧光碳点水凝胶接触，经过一定时间的反应，我们可以观察到溶液中重金属离子浓度的明显下降，表明多孔荧光碳点水凝胶对重金属离子具有较好的吸附能力。
同时，
我们还通过紫外-可见光谱和荧光光谱等分析方法，对荧光碳点水凝胶与重金属离子的作用机制进行了探讨。
其次，我们研究了多孔荧光碳点水凝胶在重金属离子检测中的应用。
通过将不同浓度的重金属离子溶液与多孔荧光碳点水凝胶接触，观察到荧光强度的明显变化。
利用这种荧光强度与重金属离子浓度之间的关系，我们可以建立起重金属离子检测的定量分析方法。
此外，我们还对多孔荧光碳点水凝胶材料的重金属检测性能进行了优化和改进，提高了检测的灵敏度和准确性。
综上所述，多孔荧光碳点水凝胶材料在重金属吸附和检测方面具有良好的性能。
它通过荧光碳点的高效吸附能力和水凝胶的良好载体性能，实现了对重金属离子的高度吸附和灵敏检测。
这一研究成果对于解决重金属污染问题，保护生态环境和人体健康具有重要的意义。
然而，这一领域的研究仍处于起步阶段，还需要进一步研究和探索，以实现更高水平的重金属吸附和检测技术的发展和应用
综上所述，多孔荧光碳点水凝胶材料在重金属吸附和检测方面表现出优异的性能。
其具备较好的吸附能力，可有效降低重金属离子溶液中的浓度。
同时，通过荧光强度与重金属离子浓度的关系，可建立起定量分析方法，实现对重金属离子的灵敏检测。
多孔荧光碳点水凝胶材料的研究对于解决重金属污染问题具有重要意义。
然而，该领域仍需进一步研究和探索，以进一步提升吸附和检测技术的水平，以更好地保护生态环境和人体健康。