حسگر فلوئورسانس سبز بر پایه نقاط کوانتمی کربنی برای اندازه‌گیری یون کروم(VI)

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه شیمی تجزیه، دانشکده شیمی، پردیس علوم، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران

2 دانشگاگروه شیمی تجزیه، دانشکده شیمی، پردیس علوم، دانشگاه ایلام، ایلام، ایرانه ایلام

چکیده

در این مطالعه، یک حسگر فلوئورسانس جدید، ارزان و سبز براساس نقاط کوانتمی کربنی برای تعیین میزان یون کروم به کار برده شد. نقاط کوانتمی کربنی با استفاده از سیتریک اسید، پلی‌ویدون و بوریک اسید و کمک امواج مایکروویو سنتز شدند. جهت تایید ساختار نقاط کوانتمی کربنی سنتزی و تخمین اندازه آن از میکروسکوپی الکترونی عبوری با تفکیک بالا ( HRTEM) استفاده شد که اندازه نقاط کوانتمی کربنی سنتز شده حدود 10 نانومتر به دست آمد. همچنین از طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) به منظور بررسی گروه‌های عاملی موجود درسطح نقاط کوانتمی کربنی استفاده شد. نقاط کوانتمی کربنی سنتزی یک پیک تحریکی در 340 و یک پیک نشری شدید در 440 نانومتر از خود نشان دادند. با افزایش یون کروم به نقاط کوانتمی کربنی سنتزی‌‌، فلوئورسانس نقاط کوانتمی کربنی فرو نشانده شد. این حسگر فلوئورسانس برای یون کروم در شرایط بهینه (3 pH=، زمان یک دقیقه، پهنای شکاف نشری و تحریک 10 نانومتر و طول موج تحریک 340 و طول موج نشری 440 نانومتر) پاسخی در گستره غلظتی 200-5 میکرومولار و حد تشخیص24/1 میکرومولار نشان داد. درصد بازیابی نیز با نمونه های حقیقی نظیرآب شیر، آب رودخانه، آب معدنی و تن ماهی بررسی شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Green fluorescent sensor based on carbon quantum dots for Cr(VI) determination

نویسندگان [English]

  • Reza Tabaraki 1
  • Negar Sadeghi nezhad 2
  • Sedigheh Yousefi poor 1
چکیده [English]

In this study, a new, cheap and green fluorescence sensor based on carbon quantum dots was used for Cr (VI) determination. Carbon quantum dots were synthesized from citric acid, polyvidon and boric acid by microwave assisted method. The size of carbon quantum dots estimated by high resolution transmission electron microscope (HRTEM) and was about 10 nm. Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) was used for study of functional groups on the carbon dot surface. Synthesized carbon dots had excitation and emission peaks at 340 and 440 nm, respectively. Fluorescence quenching process was occurred after adding of Cr (VI) to synthesized carbon dots solution. At optimum condition (pH=3, t=1 min, excitation and emission slit widths = 10 nm, λ excitation =340 nm and λ emission =440 nm), linear dynamic range and detection limit of this sensor were 5-200 µM and 1.24 µM, respectively. Recovery percent was studied in different real samples such as tap water, river water, mineral water and canned fish.

کلیدواژه‌ها [English]

  • carbon quantum dots
  • Cr (VI)
  • polyvidon
  • fluorescence sensor
  • microwave

[1] V. Gómez and M.P. Callao, “Chromium determination and speciation since 2000”,Trends Anal Chem., 25 (2006) 1006.

[2] A. Baral and R.D. Engelken, “Chromium-based regulations and greening in metalfinishing industries in the USA”, Environ. Sci. Policy, 5 (2002) 121.

[3] A. Zhitkovich, “Chromium in drinking water: sources, metabolism, and cancerrisks”, Chem. Res. Toxicol, 24 (2011) 1617.

[4] W.T. Cefalu and F.B. Hu, “Role of chromium in human health and in diabetes”,Diabetes Care, 27 (2004) 2741.

[5] O.Y. Vasylkiv, O.I. Kubrak, K.B. Storey and V.I. Lushchak, “Cytotoxicity of chromiumions may be connected with induction of oxidative stress”, Chemosphere, 80 (2010) 1044.

[6] O.V. Lushchak, O.I. Kubrak, O.V. Lozinsky, J.M. Storey, K.B. Storey and V.I.Lushchak, “Chromium(III) induces oxidative stress in goldfish liver and kidney”, Aquat. Toxicol, 93 (2009) 45.

[7] C.T. Dillon, P.A. Lay, A.M. Bonin, N.E. Dixon, T.J. Collins and K. Kostka, “In vitro DNA damage and mutations induced by a macrocyclic tetraamide chromium(V)complex: implications for the role of Cr(V) peptide complexes inchromium-induced cancers”, Carcinogenesis, 14 (1993) 1875.

[8] A.D. Dayan and A.J. Paine, “Mechanisms of chromium toxicity, carcinogenicity andallergenicity: Review of the literature from 1985 to 2000”, Hum. Exp. Toxicol, 20 (2001) 439.

[9] World Health Organization. Guidelines for Drinking Water Quality; World Health Organization: Geneva, Switzerland, 1997.

[10] V. Arancibia, M. Valderrama, K. Silva and T.J. Tapia, “Determination of chromium inurine samples by complexation-supercritical fluid extraction and liquid or gaschromatography”, J. Chromatogr. B, 785 (2003) 303.

[11] Z. Wang, D. Fang, Q. Li, L. Zhang, R. Qian, Y. Zhu, H. Qu and Y. Du, Modifiedmesoporous silica materials for on-line separation and preconcentration ofhexavalent chromium using a micro column coupled with flame atomicabsorption spectrometry”, Anal. Chim. Acta, 725 (2012) 81.

[12] Z. Chen, M. Megharaj and R. Naidu, “Speciation of chromium in waste water usingion chromatography inductively coupled plasma mass spectrometry”, Talanta, 72 (2007) 394.

[13] M. Hosseini, M.R. Ganjali, B. Veismohammadi, F. Faridbod, P. Norouzi, S.Dehghan Abkenar, “Novel selective optode membrane for terbium ion basedon fluorescence quenching of the 2-(5-(dimethylamino)naphthalen-1-ylsulfonyl)-N-henylhydrazinecarbothioamid”, Sens. Actuators B, 147 (2010) 23.

[14] M. Hosseini, M.R. Ganjali, B. Veismohammadi, F. Faridbod, S. DehghanAbkenar and P. Norouzi, “Determination of terbium in phosphate rock byTb3+-selective fluorimetric optode based on dansyl derivative as a neutralfluorogenic ionophore”, Anal. Chim. Acta, 664 (2010) 172.

[15] M. Hosseini, V.K. Gupta, M.R. Ganjali, Z. Rafiei-Sarmazdeh, F. Faridbod, Ha.Goldooz, A.R. Badiei and P. Norouzi, “A novel dichromate-sensitive fluorescentnano-chemosensor using new functionalized SBA-15”, Anal. Chim. Acta, 715 (2012) 80.

[16] Y. Xiang, L. Mei, N. Li and A.J. Tong, “Sensitive and selective spectrofluorimetricdetermination of chromium(VI) in water by fluorescence enhancement”, Anal. Chim. Acta, 581 (2007) 132.

[17] H. Yang, Z. Zhou, K. Huang, M. Yu, F. Li, T. Yi and C. Huang, “Multi signalingoptical-electrochemical sensor for Hg2+based on a rhodamine derivative witha ferrocene unit”, Org. Lett, 29 (2007) 4729.

[18] Q. Liu, J. Peng, L. Sun and F. Li, “High-efficiency upconversion luminescent sensingand bioimaging of Hg(II) by chromophoric ruthenium complex-assemblednanophosphors”, ACS Nano, 5 (2011) 8040.

[19] X. Michalet, F.F. Pinaud, L.A. Bentolila, J.M. Tsay, S. Dosse, J.J. Li, G. Sundaresan, A.M. Wu, S.S. Gambhir and S. Weiss, “Quantum dots for live cells, in vivo imaging,and diagnostics”, Science, 307 (2005) 538.

[20] N.H. Alsharif, C.E.M. Berger, S.S. Varanasi, Y. Chao, B.R. Horrocks and H.K. Datta, “Alkyl-capped silicon nanocrystals lack cytotoxicity and have enhancedintracellular accumulation in malignant cells via cholesterol-dependentendocytosis”, Small,  5 (2009) 221.

[21] J. Li and J.J. Zhu, “Quantum dots for fluorescent biosensing and bio-imagingapplications”, Analyst, 138 (2013) 2506.

[22] M. Wakaizumi, H. Yamamoto and N. Fujimoto, “Acrylamide degradation by filamentous fungi used in food and beverage industries”, Biosens. Bioengin, 108 (2009) 391.

[23] X. Xu, R. Ray, Y. Gu, J. Ploehn, H. Gearheart and L. Raker,  “Electrophoretic analysis and purification of fluorescent single-walled carbon nanotube fragments”, J. Am. Chem. Soc., 126 (2004) 12736.

[24] X. Ruan, “Catalytic Stripping Analysis Sensitivity Enhancement for Reciprocal Derivative Constant-Current Stripping Determination of Palladium in the Presence of Tin (II) During Stripping”, Talanta, 361 (1989) 1081.

[25] J. Shen, S. Shang, X. Chen, D. Wang and Y. Cai, “Highly fluorescent N, S-co-doped carbon dots and their potential applications as antioxidants and sensitive probes for Cr (VI) detection”,Sens. Actuators B, 248 (2017) 92.