 作为中国影视作品中最常出现的毒药，砒霜的毒性已经是深入人心，但是人们不知道的是，砒霜的主要毒性成分——三价的砷离子也存在于部分地区人类的饮用水中，在全球范围内约有1.5亿人的身体健康受到砷污染的威胁。因此，发展一种高灵敏度、高选择性的砷含量检测方法十分重要。目前，对于砷的检测方法主要有电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、原子荧光光谱、气相色谱及原子吸收色谱等，这些检测方法不仅耗时，而且样品的制备也较为麻烦。相对而言，荧光光谱分析具有快速、经济等优势，因此也逐渐成为了砷分析的主流技术。 图1. a）氧化石墨烯量子点（GQDs）的制备；b）四氧化三铁纳米颗粒负载的氧化石墨烯量子点复合材料（Fe-GQDs）的制备 （图片来源：J. Mater. Chem. A） 近日，印度科学研究所的Suryasarathi Bose教授课题组及其合作者报道了一种基于聚集诱导发光效应（AIE）的砷离子的检测方法，他们利用氧化石墨烯量子点（GQDs）优异的理化性质、低毒型及光物理性质，辅以具有磁性的铁纳米颗粒，制备了一种四氧化三铁纳米颗粒负载的氧化石墨烯量子点复合材料Fe-GQDs，并将之用于饮用水中砷离子的检测。该成果以“Aggregation-induced enhanced photoluminescence in magnetic graphene oxide quantum dots as a fluorescence probe for As(III) sensing”为题发表于Journal of Materials Chemistry A（DOI: 10.1039/c8ta11358k）。 图2. a）Fe-GQDs的TEM图；b）Fe-GQDs的尺寸分布；c）Fe-GQDs的XRD图谱；d）Fe-GQDs的拉曼图谱 （图片来源：J. Mater. Chem. A） 复合纳米颗粒Fe-GQDs的制备过程较为简单。首先，作者根据已有的合成方法分别制备氧化石墨烯量子点和氨基修饰的磁性四氧化三铁纳米颗粒（图1a），接着通过DCC催化的酰胺缩合反应将量子点与纳米颗粒结合在一起，得到了具有磁性的复合材料Fe-GQDs（图1b）。之后，作者通过透射电镜（TEM）、高分辨透射电镜（HRTEM）、XRD及拉曼光谱对材料的形貌及结构进行了表征。结果表明，所合成的纳米颗粒直径分布在2.0-4.0 nm（图2b）；此外，XRD及拉曼图谱中也出现了与四氧化三铁纳米颗粒结合后的特征峰（图2c，d）。 图3. 不同酸碱度下Fe-GQDs对砷离子的响应性（a）及选择性（b） （图片来源：J. Mater. Chem. A） 通过荧光光谱对砷进行分析，作者重点研究了材料的光谱性质。其中，紫外吸收光谱、荧光发射光谱都表明，与四氧化三铁纳米颗粒结合后，GQDs的光谱性质均发生了明显的变化；而且在不同的酸性条件下，Fe-GQDs也表现出对砷的高响应性（图3a）。此外，作者对这种材料的选择性进行研究，结果表明，酸性条件下Fe-GQDs对砷离子的选择性最好，但是中性条件及碱性条件下选择性并不突出。 图4. 砷离子诱导Fe-GQDs的原理示意图 （图片来源：J. Mater. Chem. A） 最后，作者猜测Fe-GQDs之所以能对砷离子具有荧光响应，是因为这种砷离子会诱导纳米颗粒进行聚集从而增强其荧光强度（图4）；并进一步通过XPS和拉曼光谱对这种猜想进行了验证。 全文作者：Shabnam Pathan, Misna Jalal, Sanjay Prasad and Suryasarathi Bose。 ●复旦大学化学系张凡教授课题组Nat. Commun.：荧光探针虽“小”却有“大”作为 |
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