(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 20221095895 5.2 (22)申请日 2022.08.10 (71)申请人 中科合肥智慧农业协同创新研究院 地址 230031 安徽省合肥市长 丰县双凤开 发区金江路32 号合肥智慧农业协同创 新研究院 (72)发明人 曹杰　蒋长龙　王儒敬　刘赢瀛　 熊世权　曹巧　 (74)专利代理 机构 合肥国和专利代理事务所 (普通合伙) 34131 专利代理师 孙永刚 (51)Int.Cl. G01N 21/64(2006.01) G01N 21/78(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种原位可视化检测土壤铵态氮的比率荧 光纸基传感器 (57)摘要 本发明涉及一种原位可视化检测土壤铵态 氮的比率荧光纸基传感器， 用于现场即时监测土 壤铵态氮的状况。 本发明通过在亚硫酸钾存在的 条件下， 1,2 ‑苯二甲醛可以同NH4+在室温下发生 衍生反应生成具有蓝色荧光的衍生物， 并引入自 参比背景荧光材料(红色CdTe量子点)构建比率 荧光纸基传感器， 由于比率荧光依据荧光强度比 的变化来检测NH4+， 可消除各种环境因素干扰， 同时具有多档变 色效果使数据判读更加准确， 更 有利于裸眼可视化检测。 本发明可类似于pH 试纸 的使用一样便捷监控土壤铵态氮实时状况， 为 NH4+检测提供了非常有效且实用的技术手段， 在 土壤中铵态氮的快速检测领域具有很好的应用 前景。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 115308181 A 2022.11.08 CN 115308181 A 1.一种原位可视化检测土壤铵态氮的比率荧光纸基传感器， 其是将比率荧光混合溶液 均匀固定在无荧光滤纸上而得到； 所述比率荧光混合溶液由体系1、 1,2 ‑苯二甲醛溶液和 K2SO3溶液组成， 体系1为CdTe量子点溶 液。 2.如权利要求1所述的比率荧光纸基传感器， 其特征在于， 所述比率荧光混合溶液通过 下述方法制备： 分别配置1,2 ‑苯二甲醛溶液、 K2SO3溶液， 然后混合形成体系2， 再将体系2与 体系1混合。 3.如权利要求1所述的比率荧光纸基传感器， 其特征在于， 所述1,2 ‑苯二甲醛溶液浓度 0.015‑0.025M， K2SO3溶液浓度0.010 ‑0.020M， 1,2 ‑苯二甲醛溶液与K2SO3溶液按体积比1.2 ‑ 1.5:1混合形成体系2； 体系2与体系1体积比2.2 ‑2.8： 1。 4.如权利要求3所述的比率荧光纸基传感器， 其特征在于， 所述1,2 ‑苯二甲醛溶液浓度 0.016‑0.020M， K2SO3溶液浓度0.012 ‑0.018M， 1,2 ‑苯二甲醛溶液与K2SO3溶液按体积比1.3 ‑ 1.4:1； 体系2与体系1体积比2.4 ‑2.5： 1。 5.如权利要求1所述的比率荧光纸基传感器， 其特征在于， 所述1,2 ‑苯二甲醛溶液和 K2SO3溶液现配现用或者密封避光 4℃冷藏保存。 6.权利要求1 ‑5任一项所述比率 荧光纸基传感器在检测土壤铵态 氮中的应用。 7.如权利要求6所述的应用， 其特征在于， 取土壤样品浸提液， 滴到比率荧光纸基传感 器上， 紫外灯下观察颜色， 对照标准 NH4+溶液的响应颜色。 8.如权利要求7所述的应用， 其特征在于， 所述土壤样品浸提液是采用氯化钾溶液提取 土壤中的NH4+而得到。 9.如权利要求7 所述的应用， 其特 征在于， 所述 紫外灯为3 65nm便携式紫外灯。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115308181 A 2一种原位可视化检测土壤铵态氮的比率荧光纸基传感器 技术领域 [0001]本发明涉及 一种原位可视化检测土壤铵态氮的比率荧光纸基传感器， 用于现场即 时监测土壤铵态 氮的状况。 背景技术 [0002]铵态氮(NH4+)是土壤中有效氮素的主要形态之一， 是作物生长发育、 营养管理及产 地环境监测的重要指标。 一方面氮素是作物生长发育所必需的大量营养元素， 另一面在农 业生产中大量化学氮肥的施用也加剧了氮素污染产生的富营养化等环境问题。 因此发展一 种对土壤铵态氮低成本、 普适化的实时感知技术是一项非常迫切的任务。 目前， 土壤铵态氮 (NH4+)含量的标准测定方法为新鲜土样氯化钾 溶液提取， 提取液中的NH4+在碱性条件和次 氯酸根离子存在的条件下， 和苯酚反应生成水溶性染料靛酚蓝， 再利用分光光度法检测。 另 外， 传统的铵态氮化学比色法检测是利用奈斯勒试剂(碘化汞钾)， 在碱性条件下与不同浓 度NH4+作用呈现黄色到黄棕色变化， 该方法易受到金属离子、 硫化物等因素干扰， 且汞对人 体及环境危害较大。 近年来基于荧光法对NH4+检测逐渐发展了高效液相色谱(HPLC)柱后衍 生法， 由HPLC的荧光检测仪进行检测， 具有较强的专一性和较 高的灵敏度。 此外其它NH4+检 测方法诸如电化学法、 生物酶法等也较为常见。 传统检测方法存在的主要问题在于检测设 备价格昂贵且体积大只适用于实验室检测， 无法满足现场及实时检测需求； 而且检测流程 繁琐其操作、 计算及判读 需要专业人士， 难以进行普适化、 低 成本应用。 在实际土壤铵态氮 检测中最大的问题是低的自然浓度以及样品的复杂性， 不同环境中pH、 和干扰物质的种类 和含量不同， 因此对检测方法的高灵敏度、 选择性和抗干扰能力要求越来越高。 而随着国家 高标准农田建设以及产地健康评估工作的开展， 亟需要土壤铵态氮简易化快速检测技术及 传感器的研发与投入使用。 发明内容 [0003]为解决现有技术中的上述 问题， 本发明提供一种快速在线检测 土壤铵态氮(NH4+) 的比率荧光纸基传感器。 本发明在亚硫酸钾存在的条件下， 1,2 ‑苯二甲醛可以同NH4+在室温 下发生衍生反应生成具有蓝 色荧光的衍生物。 通过引入自参比背 景荧光材料(CdT e量子点) 构建比率荧光传感器， 由于比率荧光依据荧光强度比的变 化来检测NH4+， 可消除各种环境因 素干扰， 同时具有多档变色 效果使数据判读更加准确， 更有利于裸眼可视化检测， 而将比率 荧光溶液均匀固定在无荧光滤纸上从而得到纸基传感器。 吸取一滴土壤NH4+浸提液滴到纸 基传感器上反应(响应时间小于2分钟)， 在365nm紫外灯下， 纸基传感器的荧光颜色变化与 NH4+浓度直接相关， 对照标准NH4+溶液的响应颜色， 便可读出对应的含量。 从而无需借助大 型仪器， 可以实现对土壤及水体中铵态 氮不限时间、 不限地 点的低成本和普适 化快速检测。 [0004]具体的， 本发明的一种原位可视化检测土壤铵态氮的比率荧光纸基传感器， 其是 将比率荧光混合溶液均匀固定在无荧光滤纸上而得到； 所述比率荧光混合溶液由CdT e量子 点溶液(体系1)、 1,2 ‑苯二甲醛溶液和K2SO3溶液组成。 所述比率荧光混合溶液可通 过下述方说　明　书 1/4 页 3 CN 115308181 A 3