(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211243140.2 (22)申请日 2022.10.11 (71)申请人 宁波工程学院 地址 315211 浙江省宁波市江北区风 华路 201号 (72)发明人 沈剑　 (51)Int.Cl. G01N 21/64(2006.01) G01N 21/29(2006.01) C09K 11/65(2006.01) C09K 9/00(2006.01) C01B 32/15(2017.01) B82Y 20/00(2011.01) B82Y 40/00(2011.01) B01J 19/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于碳量子点原位检测重金属离子的 装置及方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于碳量子点原位检测 重金属离子的装置及方法， 属于重金属检测领 域。 该方法以蔬菜汁为原料， 利用柱塞泵结合泡 沫铜微反应器连续可控制备荧光碳量子点， 量子 产率可达32%， 随后通过Y 型微通道将碳量子点溶 液与重金属离子溶液混合， 碳量子点表面官能 团 与重金属离子发生非辐射复合， 导致混合液颜色 发生肉眼可见的变化， 实现重金属离子的可视化 检测。 与现有制备方法相比， 该合成装置反应效 率高、 散热块、 产物量子产率高； 与现有检测技术 相比， 该方法简单高效、 绿色安全、 不引入其他化 学试剂、 检测下限低， 能够在线定性与定量检测 重金属离 子。 权利要求书2页 说明书4页 附图4页 CN 115389478 A 2022.11.25 CN 115389478 A 1.一种基于碳量子点原位检测重金属离子的装置， 其特征在于， 所述装置包括原料锥 形瓶 （1） 、 第一柱塞泵 （2） 、 泡沫铜微反应器 （3） 、 Y型混合器 （4） 、 液体开关阀 （5） 、 在线荧光光 谱仪 （6） 、 电脑 （7） 、 重金属离子溶液锥形瓶 （8） 、 第二柱塞泵 （9） 、 产物收集瓶 （10） 、 其中装置 泡沫铜微反应器 （8） 可拆分为进料板 （11） 、 数字温度控制器 （12） 、 泡沫铜板 （13） 、 垫板 （14） 、 通道板 （15） 、 滤膜 （16） 、 散热 出口板 （17） ； 所述的泡沫铜微反应器 （3） 的两端通过管道分别与第一柱塞泵 （2） 和Y型混合器 （4） 连 接； 所述的Y型混合器 （4） 的进口端a通过第一柱塞泵 （2） 与原料锥形瓶 （1） 相连， 进口端b通 过第二柱塞泵 （9） 与重金属 离子溶液锥形瓶 （8） 相连， Y型混合器 （4） 上装有3个液体开关阀 （5） ， 用以调控 液体流量， Y型混合器 （4） 的出口端a通过在 线荧光光谱仪 （6） 与电脑 （7） 相连， 出口端b通过 管道与产物收集 瓶 （10） 相连。 2.根据权利要求1所述的一种基于碳量子点原位检测重金属离子的装置， 其特征在于， 所述泡沫铜微反应 器中的泡沫铜孔隙率 为60~98%。 3.根据权利要求1所述的一种基于碳量子点原位检测重金属离子的装置， 其特征在于， 所述泡沫铜微反应 器中的泡沫铜尺寸 为80*45*2 mm。 4.根据权利要求1所述的一种基于碳量子点原位检测重金属离子的装置， 其特征在于， 所述泡沫铜微反应 器中的通道直径为0.18~1.00 mm。 5.根据权利要求1所述的一种基于碳量子点原位检测重金属离子的装置， 其特征在于， 所述泡沫铜微反应 器中的滤膜为混合纤维素酯滤膜 （M CE） ， 滤膜孔径为0.10~0.45 μm。 6.根据权利要求1所述的一种基于碳量子点原位检测重金属离子的装置， 其特征在于， 所述Y型混合器的长为8~15cm、 宽为3~10cm、 厚为1~10mm。 7.根据权利要求1所述的一种基于碳量子点原位检测重金属离子的装置， 其特征在于， 所述Y型混合器上的通道材质为石英、 玻璃、 聚醚醚酮PEEK或可溶性聚四氟乙烯PFA， 直径 为 0.30~1.00 mm。 8.一种基于碳量子点原位检测重金属离子的方法， 其特征在于， 所述方法采用权利要 求1‑7任一所述的装置完成， 以蔬菜汁为原料， 通过第一柱塞泵 （2） 将原料溶液输送到泡沫 铜微反应器 （3） 中合成粒径均一的碳量子点颗粒， 后利用制备的碳量子点进行重金属离子 检测， 制备检测步骤如下： （1） 反应液配置： 以去离子水为溶剂， 分别配制浓度 为0.01~500 μM的贵金属离子溶液和 体积分数为5~10%的蔬菜汁反应液 备用； （2） 连接反应装置： 先将进料管A置于蔬菜汁反应液内， 进料管B置于重金属离子溶液 内， 后将泡沫铜微反应器 （3） 和第一柱塞泵 （2） 通过不锈钢管相连， Y型混合器 （4） 的进口端b 与第二柱塞 泵 （9） 相连， 柱塞 泵使用前排气， 使溶 液顺利流动； （3） 设置反应条件： 通过数字温度控制器 （12） 设置反应温度 为100~140 ℃， 通过第一注 射泵 （2） 设置反应流速为0.56~1.68 mL/min， 原料在泡沫铜微反应器管道中合成碳量子点 溶液； （4） 合成的碳量子点溶液经通道后进入滤膜 （16） 过滤， 过滤后溶液经散热出口板 （17） 流出泡沫铜微反应 器 （3） ； （5） 待合成的碳量子点溶液进入Y型混合器 （4） 后， 打开混合器上的开关阀， 使碳量子点权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115389478 A 2溶液与重金属离子溶液混合， 重金属离子与碳量子点表面官能团发生非辐 射复合， 溶液 的 颜色迅速发生改变； （6） 混合溶液经在线荧光光谱仪， 检测在一定发射波长范围内产物的光致发光强度， 实 时观察荧光数据的变化。 9.一种基于碳量子点原位检测重金属离子的方法， 其特征在于， 所述蔬菜汁分别为菠 菜汁和苦瓜汁； 重金属离 子分别为铅离 子和钴离 子。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115389478 A 3