基于氮硫共掺杂碳点的比率荧光平台：智能手机便携式集成实现无干扰硅酸盐检测

《Microchemical Journal》：Novel ratiometric fluorescence platform based on N, S-carbon dots for interference-free silicate detection with portable smartphone integration

　　本文开发了一种新型比率荧光方法，通过N,S共掺杂碳点（N, S-CDs）的双波长发射（500 nm和650 nm）实现可溶性硅酸盐的高选择性检测。蓝色钼硅复合物选择性抑制650 nm信号，而500 nm信号作为内参比，有效克服了传统单波长法易受浊度干扰的局限。该方法线性范围为0.05–0.8 mg Si/L，检测限达0.018 mg Si/L，在实际水样中回收率达96.0–99.0%，并成功集成智能手机色度检测系统，为现场监测提供便携解决方案。

　　

亮点

基于单波长光学传感器的硅酸盐检测方法易受环境干扰，包括浊度、背景荧光、探针浓度变化和光漂白，导致复杂水样中结果不可靠。本研究开发了一种比率荧光平台，利用双发射氮硫共掺杂碳点（500/650 nm），通过强度比而非绝对测量值实现自校准。选择性内滤效应——钼硅复合物仅衰减650 nm发射，而500 nm作为参比——确保了浊度样品中的准确性，克服了传统传感器的局限性。

材料与试剂

六氟硅酸钠、氢氧化钠、硫酸、四水合钼酸铵、草酸、酒石酸和抗坏血酸购自Sigma-Aldrich（密苏里州圣路易斯市）。磷酸钠（Na₃PO₄）、砷酸钠（Na₃AsO₄）、氟化钠（NaF）、邻苯二胺、高锰酸钾（KMnO₄）、亚硝酸钠（NaNO₂）和亚硫酸钠（Na₂SO₃）购自Merck（达姆施塔特，德国）。无水肼（N₂H₄）由Matheson Gas（新泽西州巴斯金里奇）提供。

N,S-CDs的表征

通过多种分析技术对合成的N,S-CDs的形态和结构特征进行了全面评估。透射电子显微镜（TEM）成像显示，碳点呈近球形形态，尺寸分布狭窄，粒径范围为2.6至6.9 nm，平均粒径为3.2 nm（图1A）。这种均匀的尺寸分布表明在合成过程中成核和生长受控。

结论

本研究成功开发了首个利用氮硫共掺杂碳点的比率荧光方法用于可溶性硅酸盐检测，解决了传统分光光度法的关键局限。双波长发射系统在复杂水基质中表现出优异的分析性能和出色的回收率。该方法卓越的选择性源于其内置校准系统，可有效补偿基质效应。