碳基纳米材料是被最广泛讨论、研究和应用的纳米材料之一,它们具有不同的内在光、电、磁特性,化学多功能性,易于修饰性,生物相容性,化学惰性。因此,研究者对于碳基纳米材料在传感方面的应用一直有着持续的兴趣。碳基纳米材料具有卓越的的结构多样性,以同素异形形式存在,如金刚石、石墨烯、无定形碳、C60、单壁碳纳米管等,按照维度可划分为零维,一维和二维层状材料。本文针对性的研究了二维层状石墨烯和零维碳点的合成、表征及其对复杂体系中微痕量小分子的分离富集和传感性能,并成功应用于食品中多种合成色素的检测和环境水体中铜离子的选择性检测。1.Fe3O4/rGO复合纳米材料制备及用于食品中合成色素的快速富集与同时检测食品安全是全球焦点问题,防腐剂、着色剂等添加剂在食品中广泛添加。合成色素因其光稳定性好,价格低廉,着色力强等优点可替代天然色素而被广泛用于食品、食用香精、药物以及化妆品的着色。一些合成色素已被证实对人体具有潜在的危害,例如基因毒性,细胞毒性等,尤其在蓄积及过量摄取时危害更大。因此研究一种方便高效的检测方法用于监测食品中合成色素的含量十分必要。本章具体工作如下:通过共还原法合成Fe3O4/rGO复合纳米材料并进行结构表征,优化二者比例得到快速动力学特性和高吸附容量特性的吸附剂。Fe3O4/rGO与芳香偶氮色素间具有强大的π-π相互作用,结合磁性固相分散萃取技术,考察其对芳香偶氮类合成色素(柠檬黄,诱惑红,苋菜红,新胭脂红)的吸附性能,探索其对于合成色素分离富集的机制与规律。建立的检测体系显示出良好的选择性、稳定性和重复性,四种合成色素在0.05-10μg mL-1浓度范围内与HPLC峰面积呈现良好的线性关系。柠檬黄,诱惑红,苋菜红和新胭脂红的检测限分别为10.02,11.90,10.41,15.91 ng ml-1(S/N=3)。此外,用于饮料中合成色素的检测,平均加样回收率在89.0-95.9%的范围内,相对标准偏差不超过2.7%。2.一步合成新型β-氨基醇功能化碳点用于铜离子选择性双缩脲反应的传感界面研究铜离子是除铁离子与锌离子外,人体内第三丰富的过渡态金属离子,是植物、动物,包括人类的必需微量元素,在环境领域、生物和化学系统中起着至关重要的作用。多种脑部疾病例如阿尔兹海默病、帕金森氏综合症也与铜离子相关。铜离子不可生物降解,会在环境中不断蓄积。虽然是水生生物必不少的微量营养素,然而高浓度铜离子会产生毒性作用。近年来有报道称水中铜离子浓度与海洋生物氧化应激反应相关。美国环境保护署将其列为优先污染物,饮用水中的限量为1.3 ppm(约20 μmol L-1)。因此,为控制铜离子污染和其引起的毒性作用,急需建立简单绿色、可靠敏感的铜离子检测方法。本章具体工作如下:首次采用L-苯丙氨醇为单一前体,一步水热碳化合成β-氨基醇功能化碳点。首次利用β-氨基醇与Cu2+之间的双缩脲反应,用于碱性条件下Cu2+选择性测定。Cu2+不仅使碳点表面两单元的β-氨基醇产生特定交联形成蓝紫色复合物,而且导致碳点聚集并产生荧光猝灭。该传感器的比色传感界面具有人裸眼可见1 mmol L-1的检测限,荧光传感界面可抵抗其他金属离子干扰,具有灵敏度高和选择性好等优点,线性范围宽(0.01-100.05 μmol L-1),检测限为6.15 nmol L-1(S=3σ/k)。成功用于实际水样中微痕量Cu2+的快速检测,平均加样回收率在91.3-101.8%的范围内,相对标准偏差不超过6.0%。