阅读说明：本技术 一种基于光致发光木聚糖碳量子点的微流控传感器对Cr(VI)的可视化检测的实现方法 (method for realizing visual detection of Cr (VI) by micro-fluidic sensor based on photoluminescence xylan carbon quantum dots ) 是由 王小英 韩光达 蔡济海 于 2019-08-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于光致发光木聚糖碳量子点的微流控传感器对Cr(VI)的可视化检测的实现方法。该方法包括：将木聚糖溶液升温,离心,透析,得到木聚糖碳量子点溶液；将丙烯酰胺、氧化纳米纤维素、过硫酸铵和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺加入木聚糖量子点溶液中,滴加四甲基乙二胺,得到混合液,将混合液流延,得到荧光膜；将荧光膜及有机玻璃等组装成微流控芯片；将待测溶液泵入微流控芯片中,当荧光膜没有出现荧光猝灭,则不含有六价铬,当荧光膜出现荧光猝灭,则含有六价铬。该方法能够在紫外光下快速地、可视化地、高灵敏度地检测生活用水中的微量六价铬。该微流控芯片装置轻巧、便于携带,对六价铬的检测选择性好,检测范围较宽。(the invention discloses a method for realizing visual detection of Cr (VI) by a micro-fluidic sensor based on photoluminescence xylan carbon quantum dots. The method comprises the following steps: heating the xylan solution, centrifuging, and dialyzing to obtain a xylan carbon quantum dot solution; adding acrylamide, oxidized nano-cellulose, ammonium persulfate and N, N' -methylene bisacrylamide into a xylan quantum dot solution, dropwise adding tetramethylethylenediamine to obtain a mixed solution, and carrying out tape casting on the mixed solution to obtain a fluorescent film; assembling a fluorescent film, organic glass and the like into a microfluidic chip; and pumping the solution to be detected into the microfluidic chip, wherein when the fluorescence film does not have fluorescence quenching, the solution does not contain hexavalent chromium, and when the fluorescence film has fluorescence quenching, the solution contains hexavalent chromium. The method can rapidly, visually and sensitively detect the trace hexavalent chromium in the domestic water under the ultraviolet light. The micro-fluidic chip device is light and handy, is convenient to carry, and has good detection selectivity on hexavalent chromium and a wider detection range.)

一种基于光致发光木聚糖碳量子点的微流控传感器对Cr(VI) 的可视化检测的实现方法

技术领域

本发明涉及重金属离子检测的领域，特别涉及一种基于光致发光木聚糖碳量子点的微流控传感器对Cr(VI)的可视化检测的实现方法。

背景技术

近年来，由于城市化和工业化的快速发展，来自工业生产过程中的废气、废渣、废水随意排放导致越来越严重的重金属污染，由于重金属离子对人体具有明显的生物毒性和蓄积效应，严重威胁人体健康。在这些重金属离子中，Cr(VI)毒性很大，低浓度的六价铬能导致肾衰竭和鼻炎，高浓度的六价铬可导致癌症。饮用水中铬的浓度要受到严格控制，然而很难通过感官识别它。因此，显著需求一种简易、可视、灵敏且成本低廉地现场检测Cr(VI)的方法，用于快速检测生活用水（如开放水体和饮用水）中的Cr(VI)。

目前在水中检测Cr(VI)的方法远远不能满足这种需要。一些传统技术已被用于检测生活用水中的Cr(VI)，如气相色谱，高效液相色谱，原子吸收光谱（AAS），紫外可见吸收光谱（UV-vis），X射线荧光等。这些传统的检测方法普遍需要昂贵的大型仪器，并且检测过程极其耗时。并且，其常规利用仍然受到多步操作和复杂检测设备的阻碍。此外，专业人员或训练有素的工作人员进行上述测试的要求可能是有效实施该方法的主要障碍。已经开发了基于荧光的新方法，其比AAS和UV-vis更方便且更具成本效益。荧光方法用来检测Cr(VI)是更有利的，一方面，它检测Cr(VI)具有灵敏度高、选择性好的优点，另一方面，它能够进行现场可视化地检测。因此，有必要建立一种快速，准确，潜在的便携，易于使用，可视化和廉价的光学方法。

对比于常规有机染料，半导体QD和贵金属纳米颗粒，碳量子点CQD具有许多优点，包括低毒性，优异的生物相容性，良好的耐光漂白性，稳定的发光性和易调制性。因此，CQD已被定制为荧光探针以选择性地检测能够猝灭CQD荧光的许多分析物。荧光猝灭机制基于从激发的CQD到分析物（通常是电子受体）的光诱导电子转移，并且这种“开关”感应方案可以应用于选择性地检测多种目标分析物。然而，这些研究通常报道了适当功能化的CQD的新合成途径，并证明它们用作可溶性荧光探针，用于与靶分析物共分散的关闭选择性感测。这些研究都是基于液体荧光传感，相反，固体荧光传感具有运输方便、携带容易的优点。尽管从应用的观点来看固体荧光传感器更实用，但使用CQD作为固定在表面上的荧光传感探针是相对稀缺的。因此，有必要开发一种用于Cr(VI)检测的基于CQD的荧光固体传感平台。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种基于光致发光木聚糖碳量子点的微流控传感器对Cr(VI)的可视化检测的实现方法。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种基于光致发光木聚糖碳量子点的微流控传感器对Cr(VI)的可视化检测的实现方法；该方法使用了一种用于检测生活用水中Cr(VI)的传感器，具体为微流体装置上附着于膜上的木聚糖碳量子点可用于光学固体传感器中以进行Cr(VI)识别。该制备方法采用生物质中木聚糖为原料，经过水热碳化制备木聚糖碳量子点；然后以丙烯酰胺为成膜基质，氧化纳米纤维素为膜性能增强剂，过硫酸铵为引发剂，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，四甲基乙二胺为促进剂，与木聚糖碳量子点溶液混合，制备成荧光膜。将所述荧光膜组装成检测Cr(VI)的微流控芯片能够实现对生活用水中Cr (VI)的可视化检测。所述Cr(VI)为六价铬离子。

本发明提供的一种基于光致发光木聚糖碳量子点的微流控芯片对生活用水中Cr(VI)的可视化检测的实现方法。该微流控芯片经泵的推动，将待测样品溶液输入微流控芯片装置中，在紫外灯照射下，根据荧光膜的荧光猝灭与否判断液体中是否含有六价铬，根据荧光膜的荧光猝灭亮暗程度判断含有六价铬的浓度。

本发明提供的一种基于光致发光木聚糖碳量子点的微流控传感器对Cr(VI)的可视化检测的实现方法，包括如下步骤：

（1）将木聚糖加入NaOH/尿素溶液中，混合均匀，得到木聚糖溶液；将所述木聚糖溶液升温，进行水热反应，离心取上清液，透析，得到木聚糖碳量子点溶液；

（2）将丙烯酰胺、氧化纳米纤维素、过硫酸铵和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺加入步骤（1）所述木聚糖量子点溶液中，搅拌均匀，然后滴加四甲基乙二胺，混合均匀，得到混合液，然后将所述混合液流延，烘干得到荧光膜；

（3）将聚二甲基硅氧烷（PDMS预聚体）与固化剂混合均匀，得到PDMS溶液，将PDMS溶液倒入模具中，真空干燥，除去气泡，得到具有凹槽的PDMS膜层，将步骤（2）所述荧光膜、具有凹槽的PDMS膜层及有机玻璃组装成检测Cr(VI)的微流控芯片；

（4）将待测样品溶液泵入步骤（3）所述检测Cr(VI)的微流控芯片中，然后在紫外灯照射下观察荧光膜的荧光猝灭情况；当荧光膜没有出现荧光猝灭，则待测样品溶液中不含有六价铬，当荧光膜出现荧光猝灭，则待测样品溶液中含有六价铬。

优选地，步骤（1）所述搅拌为磁力搅拌。

进一步地，步骤（1）所述NaOH/尿素溶液的配制包括：将NaOH与尿素加入水中，混合均匀，得到所述NaOH/尿素溶液；在所述NaOH/尿素溶液中，NaOH的质量百分比浓度为5wt%-9wt%；在所述NaOH/尿素溶液中，尿素的质量百分比浓度为8wt-14wt%；所述木聚糖与NaOH/尿素溶液的质量体积比为0.5~1.5 g：10~30 mL。

进一步地，步骤（1）所述水热反应的温度为180-240℃，水热反应的时间为12-24h；步骤（1）中，使用截留分子量为500-1000的透析袋进行透析，透析的时间为3-7d；步骤（1）所述木聚糖量子点溶液的浓度为0.1-0.5 mg/mL。

优选地，步骤（1）所述离心的速率为10000-14000rpm，离心的时间为1-10min。

进一步地，步骤（2）所述丙烯酰胺与木聚糖量子点溶液的质量体积比为3~12 g：5~20 mL；所述氧化纳米纤维素与木聚糖量子点溶液的质量体积比为0.018 ~0.09 g：5~20mL。

进一步地，步骤（2）所述过硫酸铵与木聚糖量子点溶液的质量体积比为0.01~0.09g：5~20 mL；所述N,N’-亚甲基双丙烯酰胺与木聚糖量子点溶液的质量体积比为0.005~0.02g：5~20 mL；步骤（2）所述四甲基乙二胺与木聚糖量子点溶液的体积比为15~30μL：5~20mL。

进一步地，步骤（2）所述烘干的温度为30-60℃，烘干的时间为10-30min。

进一步地，步骤（3）所述固化剂为硅烷偶联剂；所述聚二甲基硅氧烷与固化剂的体积比为6:1~12:1；真空干燥的温度为40-90℃，真空干燥的时间为3-12h。

优选地，步骤（3）所述微流控芯片可以使用CorelDraw软件设计。

优选地，步骤（3）所述微流控芯片的尺寸为25×40×10 mm³。

进一步地，步骤（3）所述检测Cr(VI)的微流控芯片由有机玻璃、荧光膜及PDMS膜层组成；所述有机玻璃包括上层有机玻璃及下层有机玻璃，所述微流控芯片从下至上由下层有机玻璃、PDMS膜层、荧光膜及上层有机玻璃层叠而成。

进一步地，所述PDMS膜层上具有凹槽，所述荧光膜层叠在所述凹槽上；所述上层有机玻璃的上表面设有进液口与出液口，进液口通过进液管与外界连通，出液口通过出液管与外界连通；所述进液口通过导管与所述PDMS膜层的凹槽连通，待测样品溶液能够通过进液口进入PDMS膜层的凹槽与荧光膜接触；所述出液口通过导管与所述PDMS膜层的凹槽连通，待测样品溶液能够通过出液口排出外界。

进一步地，所述上层有机玻璃为无色透明的玻璃，紫外光线能够通过上层有机玻璃投射在荧光膜上，荧光膜的颜色变化也能直观地透过上层有机玻璃观察。

优选地，步骤（3）所述检测Cr(VI)的微流控芯片由有机玻璃、荧光膜及PDMS膜组成；所述有机玻璃包括上层有机玻璃及下层有机玻璃，所述微流控芯片从下至上由下层有机玻璃、PDMS膜层、荧光膜及上层有机玻璃层叠而成；所述PDMS膜层在上下层玻璃板之间，PDMS膜层具有不穿透的Y形凹槽，荧光膜放入PDMS膜层的Y形凹槽内；所述上下两层玻璃板四个角各有1个小圆孔，小圆孔用来固定螺钉与螺母。

步骤（4）中，还可以根据荧光膜的荧光猝灭亮暗程度判断含有六价铬的浓度。

本发明提供的基于光致发光木聚糖碳量子点的微流控传感器对Cr(VI)的可视化检测的实现方法，能对重金属离子浓度为60-480μmol/L的样品溶液进行检测。

本发明提供的基于光致发光木聚糖碳量子点的微流控传感器对Cr(VI)的可视化检测的实现方法，所组装检测Cr(VI)的微流控传感器装置能够在紫外光下快速地、可视化地、高灵敏度地现场检测生活用水中的微量六价铬。

本发明提供的基于光致发光木聚糖碳量子点的微流控传感器对Cr(VI)的可视化检测的实现方法，该传感器能够应用于生活用水检测重金属的领域以及环境水资源六价镉污染检测的领域。

本发明提供的一种基于光致发光木聚糖碳量子点的微流控传感器对Cr(VI)的可视化检测的实现方法，具体包括以下步骤：

（1）将木聚糖溶于NaOH/尿素溶液中，经磁力搅拌混合均匀后，把混合液转移至反应釜中，再将反应釜置于马弗炉中，进行水热反应。反应后的混合溶液经离心、透析，得到木聚糖碳量子点。

（2）在搅拌条件下，将丙烯酰胺、氧化纳米纤维素、过硫酸铵和N,N’-亚甲基双丙烯酰胺加入木聚糖量子点溶液中，待溶液搅拌均匀后，滴加一定量的四甲基乙二胺，然后利用流延法将该混合溶液涂抹到“Y”形凹槽中，在烘箱中反应一段时间得到荧光膜。

（3）使用CorelDraw软件描绘好微流控芯片后，在激光雕刻机上，通过阴刻的方式将“Y”形雕刻在70×70 mm²的有机玻璃上，得到“Y”形的凹槽模具，该模具用来做荧光膜。

（4）在激光雕刻机上，通过阳刻的方式在有机玻璃上雕刻出“Y”形微流控芯片的模具，然后将PDMS预聚体（聚二甲基硅氧烷）和固化剂（硅烷偶联剂）按一定体积比混合均匀，再把该混合溶液倒入该模具中，通过真空干燥，除去气泡，待固化成型后，剥落得到具有凹槽的PDMS膜。将该PDMS膜与有机玻璃组装成检测Cr(VI)的微流控芯片。

（5）经泵的推动，将待测溶液输入微流控芯片装置中，在紫外灯照射下，根据荧光膜的荧光猝灭与否判断液体中是否含有六价铬，根据荧光膜的荧光猝灭亮暗程度判断含有六价铬的浓度。

进一步地，步骤（1）中，所述的水热反应温度和时间分别为180~240℃，12~24 h。

进一步地，步骤（1）中，所述的离心清洗的转速和时间分别为10000 ~14000 rpm，1~10 min。

进一步地，步骤（1）中，所述透析袋截留分子量为500~1000，所述的透析时间为3~7d。

进一步地，步骤（2）中，所述木聚糖量子点的浓度为0.1 ~0.5 mg/ml，木聚糖量子点溶液的体积为5~20 ml。

进一步地，步骤（2）中，所述的烘箱温度和反应时间分别为30~60℃，10~30min。

进一步地，步骤（3）中，所所述的阴刻功率为5 ~8%；

进一步地，步骤（3）中，所述的阴刻速度为25 ~75 mm/s。

进一步地，步骤（4）中，所述的阳刻功率为5 ~8%；

进一步地，步骤（4）中，所述的阳刻速度为25 ~75 mm/s；

进一步地，步骤（4）中，所述的体积比为6:1~12:1；

进一步地，步骤（4）中，所述真空干燥箱的温度与时间分别为40~90℃，3~12 h。

进一步地，步骤（4）中，所述的微流控芯片大小为25×40×10 mm³。

由上述任一项所述的制备方法制得的一种基于光致发光木聚糖碳量子点的检测Cr(VI)的微流控芯片，检测Cr(VI)的微流控芯片能够在紫外灯光照射下快速地、可视化地、高灵敏度地现场检测生活用水中的微量六价铬。

本发明利用木聚糖为碳源制备碳量子点，该碳点能够选择性地识别六价铬；利用氧化纳米纤维素与丙烯酰胺成膜负载木聚糖碳量子点，解决了液体光学传感现实应用不便的问题；利用检测Cr(VI)的微流控芯片，解决了样品需求大、检测过程复杂、不易携带、不能现场可视化检测的问题。

本发明提供的一种基于光致发光木聚糖碳量子点的微流控传感器对Cr(VI)的可视化检测的实现方法，由于具有自动化、快速性及便携性的潜力，微流体系统或芯片实验室（LOC）技术能够克服样品预处理复杂和需要特殊实验室的缺点。微流体平台在自制微型光学分析仪中的集成是一种快速，经济，连续和准确的现场测定的有前景的方法。在微流控装置上附着于膜的木聚糖碳量子点可用于光学固体传感器中以识别Cr(VI)。相比于直接荧光检测，微流控芯片的荧光检测具有样品量需求少、携带方便、检测可连续、保存简单和便于可视化观察等优点。

本发明开发了一种光致发光木聚糖碳量子点的微流控传感器，实现了对Cr(VI)的有效检测。

本发明公开了一种基于光致发光木聚糖碳量子点的微流控传感器对Cr(VI)的可视化检测方法。本发明将木聚糖溶解于NaOH/尿素溶液中，经过水热碳化得到木聚糖碳量子点溶液，经过离心透析除去不溶物及盐；含有木聚糖碳量子点、丙烯酰胺和氧化纳米纤维素的混合溶液，通过热交联形成荧光膜，然后将荧光膜放入已设计好的微流控装置中组成检测Cr(VI)的传感器（微流控芯片）。本发明制备的传感器能够在紫外光下快速地、可视化地、高灵敏度地现场检测生活用水中的微量六价铬。该传感器是光学固体传感器，装置轻巧、简单便于携带，且对六价铬的检测选择性好，检测范围较宽（60-480 μmol/L）。另一方面，荧光膜轻巧方便，能够有效地实现固体荧光传感。

与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：

（1）本发明提供的一种基于光致发光木聚糖碳量子点的微流控传感器对Cr(VI)的可视化检测的实现方法，采用的碳量子点以木聚糖为碳源，来源广，成本低，安全无毒，且性能稳定；

（2）本发明提供的一种基于光致发光木聚糖碳量子点的微流控传感器对Cr(VI)的可视化检测的实现方法中，利用氧化纳米纤维素既作为荧光膜的增强剂又因为本身的羟基和羧基可以和木聚糖碳量子点产生氢键作用，可以很好地固定木聚糖碳量子点，并与微流控装置（检测Cr(VI)的微流控芯片）一起组装成光学固体传感器；该传感器能够选择性的检测生活用水中的六价铬，灵敏度高；

（3）本发明提供的一种基于光致发光木聚糖碳量子点的微流控传感器对Cr(VI)的可视化检测的实现方法，其工艺简单，原料来源广，能耗低，使用的微流控芯片有利于大规模工业化生产；

（4）本发明提供的一种基于光致发光木聚糖碳量子点的微流控传感器对Cr(VI)的可视化检测的实现方法，其检测范围宽泛60~480 μmol/L，使用的微流控芯片（检测Cr(VI)的微流控传感器）具有快速、准确、潜在的便携、易于使用、可视化、廉价和保存持久等性能，可应用于生活用水和环境水资源中六价铬的检测。

附图说明

图1是实施例中的微流控芯片示意图；

其中，1-螺孔；2-进液管；3-凹槽；4-上层有机玻璃。

图2是实施例2得到的不同浓度的六价铬添加到含有木聚糖量子点的荧光光谱。

图3是实施例2得到的不同浓度的六价铬对荧光膜的猝灭程度示意图。

图4是实施例2得到的不同离子对木聚糖量子点的荧光强度的柱状图。

图5是实施例2得到的不同激发波长下木聚糖量子点的荧光强度曲线图。

图6为实施例2得到的不同溶液注入微流控芯片后荧光膜的荧光变化示意图。

具体实施方式

以下结合实例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，视为可以通过市售购买得到的常规产品。

实施例1

一种基于光致发光木聚糖碳量子点的微流控传感器对Cr(VI)的可视化检测的实现方法，包括如下步骤：

（1）将0.5g木聚糖加入10mL的NaOH/尿素溶液中，在所述NaOH/尿素溶液中，NaOH的质量百分比浓度为5wt%，尿素的质量百分比浓度为8wt%，经磁力搅拌，混合均匀，得到木聚糖溶液；将所述木聚糖溶液置于马弗炉中升温至180℃，进行水热反应，水热反应的时间为12h，离心取上清液，将所述上清液放入分子量为500的透析袋中透析，透析的时间为3d，得到木聚糖碳量子点溶液，所述木聚糖量子点溶液的浓度为0.1mg/mL；

（2）将3g丙烯酰胺、0.018g氧化纳米纤维素、0.01g过硫酸铵和0.005gN,N’-亚甲基双丙烯酰胺加入10mL步骤（1）所述木聚糖量子点溶液中，搅拌均匀，然后滴加30μL四甲基乙二胺，混合均匀，得到混合液，然后将15μL所述混合液流延，烘干（30℃），烘干时间为10min，得到荧光膜；

（3）将聚二甲基硅氧烷与固化剂（硅烷偶联剂）混合均匀，所述聚二甲基硅氧烷与固化剂的体积比为6:1，得到PDMS溶液，将PDMS溶液倒入模具中，真空干燥（40℃），除去气泡，真空干燥的时间为12h，固化成型得到PDMS膜层，将步骤（2）所述荧光膜、PDMS膜层及有机玻璃组装成检测Cr(VI)的微流控芯片，所述微流控芯片大小为25×40×10 mm³；

步骤（3）所述检测Cr(VI)的微流控芯片由有机玻璃、荧光膜及PDMS膜层组成；所述有机玻璃包括上层有机玻璃及下层有机玻璃，所述微流控芯片从下至上由下层有机玻璃、PDMS膜层、荧光膜及上层有机玻璃层叠而成；

所述检测Cr(VI)的微流控芯片的俯视图如图1所示。从俯视角度来看，所述PDMS膜层上具有Y形的凹槽3，所述荧光膜层叠在所述凹槽3上；所述上层有机玻璃4的上表面设有进液口与出液口，进液口通过进液管2与外界连通，出液口通过出液管与外界连通；所述进液口通过导管与所述PDMS膜层的凹槽3连通，待测样品溶液能够通过进液口进入PDMS膜层的凹槽3与荧光膜接触；所述出液口通过导管与所述PDMS膜层的凹槽3连通，待测样品溶液能够通过出液口排出外界；所述上层有机玻璃4为无色透明的玻璃，紫外光线能够通过上层有机玻璃4投射在荧光膜上，荧光膜的颜色变化也能直观地透过上层有机玻璃观察；从俯视角度来看，所述上层有机玻璃4与下层有机玻璃的形状为长方形，所述上层有机玻璃4与下层有机玻璃的四个角均设有螺孔1，上层有机玻璃4与下层有机玻璃通过螺钉与螺母固定；

（4）为了验证步骤（3）组装的检测Cr(VI)的微流控芯片的效果，实施例1选用浓度为420μmol/L的K₂Cr₂O₇溶液及浓度为420μmol/L的KCl溶液作为待测样品溶液，纯水为空白组；将所述浓度为420μmol/的K₂Cr₂O₇溶液、浓度为420μmol/L的KCl溶液及纯水分别泵入步骤（3）所述检测Cr(VI)的微流控芯片中，泵入量均为0.5mL，然后在紫外灯照射下观察荧光膜；当泵入浓度为420μmol/L的K₂Cr₂O₇溶液时，发现荧光膜出现了荧光猝灭的现象，而泵入浓度为420μmol/L的KCl溶液或纯水时，均没有出现荧光猝灭的现象，结果表明实施例1中步骤（3）组装的检测Cr(VI)的微流控芯片能够实现对Cr(VI)的可视化检测，并且具有一定的检测选择性。

配制一系列浓度梯度的K₂Cr₂O₇溶液，所述K₂Cr₂O₇溶液的浓度范围为5-800μmol/L；将上述的溶液分别泵入步骤（3）所述检测Cr(VI)的微流控芯片中，泵入量均为0.5mL，结果发现，当K₂Cr₂O₇溶液的浓度为60~480 μmol/L范围内，实施例1步骤（3）组装的检测Cr(VI)的微流控芯片均能发生荧光猝灭的现象，因此实施例1步骤（3）组装的检测Cr(VI)的微流控芯片的检测范围为60~480 μmol/L。

实施例2

一种基于光致发光木聚糖碳量子点的微流控传感器对Cr(VI)的可视化检测的实现方法，包括如下步骤：

（1）将1g木聚糖加入20mL的NaOH/尿素溶液中，在所述NaOH/尿素溶液中，NaOH的质量百分比浓度为8wt%，尿素的质量百分比浓度为12wt%；经磁力搅拌，混合均匀，得到木聚糖溶液；将所述木聚糖溶液置于马弗炉中升温至240℃，进行水热反应，水热反应的时间为24h，离心取上清液，离心速率为14000rpm，离心的时间为1min，将所述上清液放入分子量为500的透析袋中透析，透析的时间为5d，得到木聚糖碳量子点溶液，所述木聚糖量子点溶液的浓度为0.25mg/mL；

（2）将3g丙烯酰胺、0.036g氧化纳米纤维素、0.03g过硫酸铵和0.01gN,N’-亚甲基双丙烯酰胺加入5mL步骤（1）所述木聚糖量子点溶液中，搅拌均匀，然后滴加20μL四甲基乙二胺，混合均匀，得到混合液，然后将20μL所述混合液流延，烘干，烘干的温度为40℃，烘干的时间为20min，得到荧光膜；

（3）将聚二甲基硅氧烷（PDMS）与固化剂（硅烷偶联剂）混合均匀，所述聚二甲基硅氧烷与固化剂的体积比为10:1，得到PDMS溶液，将PDMS溶液倒入模具中，真空干燥（80℃），除去气泡，真空干燥的时间为6h，固化成型得到PDMS膜层，将步骤（2）所述荧光膜、PDMS膜层及有机玻璃组装成检测Cr(VI)的微流控芯片，所述微流控芯片大小为25×40×10 mm³；

步骤（3）所述检测Cr(VI)的微流控芯片由有机玻璃、荧光膜及PDMS膜层组成；所述有机玻璃包括上层有机玻璃及下层有机玻璃，所述微流控芯片从下至上由下层有机玻璃、PDMS膜层、荧光膜及上层有机玻璃层叠而成；

所述检测Cr(VI)的微流控芯片的俯视图如图1所示；从俯视角度来看，所述PDMS膜层上具有Y形的凹槽3，所述荧光膜层叠在所述凹槽3上；所述上层有机玻璃4的上表面设有进液口与出液口，进液口通过进液管2与外界连通，出液口通过出液管与外界连通；所述进液口通过导管与所述PDMS膜层的凹槽3连通，待测样品溶液能够通过进液口进入PDMS膜层的凹槽3与荧光膜接触；所述出液口通过导管与所述PDMS膜层的凹槽3连通，待测样品溶液能够通过出液口排出外界；所述上层有机玻璃4为无色透明的玻璃，紫外光线能够通过上层有机玻璃4投射在荧光膜上，荧光膜的颜色变化也能直观地透过上层有机玻璃观察；从俯视角度来看，所述上层有机玻璃4与下层有机玻璃的形状为长方形，所述上层有机玻璃4与下层有机玻璃的四个角均设有螺孔1，上层有机玻璃4与下层有机玻璃通过螺钉与螺母固定；

（4）为了验证步骤（3）组装的检测Cr(VI)的微流控芯片的效果，实施例2选用浓度为420μmol/L的K₂Cr₂O₇溶液及浓度为420μmol/L的KCl溶液作为待测样品溶液，纯水为空白组；将所述浓度为420μmol/的K₂Cr₂O₇溶液、浓度为420μmol/L的KCl溶液及纯水分别泵入步骤（3）所述检测Cr(VI)的微流控芯片中，泵入量均为0.5mL，然后在紫外灯照射下观察荧光膜；当泵入浓度为420μmol/的K₂Cr₂O₇溶液时，发现荧光膜出现了荧光猝灭的现象，而泵入浓度为420μmol/L的KCl溶液或纯水时，均没有出现荧光猝灭的现象，结果表明实施例2中步骤（3）组装的检测Cr(VI)的微流控芯片能够实现对Cr(VI)的可视化检测，并且具有一定的检测选择性。

配制一系列浓度梯度的K₂Cr₂O7溶液，所述K₂Cr₂O₇溶液的浓度范围为5-800μmol/L；将上述的溶液分别泵入步骤（3）所述检测Cr(VI)的微流控芯片中，泵入量均为0.5mL，结果发现，当K₂Cr₂O₇溶液的浓度为60~480 μmol/L范围内，实施例2步骤（3）组装的检测Cr(VI)的微流控芯片均能发生荧光猝灭的现象，因此实施例2步骤（3）组装的检测Cr(VI)的微流控芯片的检测范围为60~480 μmol/L，结果如图2和图3所示。

图2为不同浓度的六价铬加入到木聚糖量子点溶液的荧光光谱，从图2上可发现，随着六价铬浓度的升高，荧光强度猝灭程度越深，当达到150μmol/L时，从仪器荧光光谱上看，几乎能够达到完全猝灭。

图3为不同浓度的六价铬泵入所述检测Cr(VI)的微流控芯片时的荧光猝灭结果图。从图3上可发现，通过人眼可视化观察，随着六价铬浓度的升高，荧光膜强度猝灭程度越深（荧光由强变弱），当达到480μmol/L时，几乎能够达到完全猝灭，与仪器荧光光谱相比，六价铬检测浓度范围更宽，说明该传感器检测六价铬浓度范围宽，检测效果好，灵敏度较高，有利于良好的实际应用。

配制KCl溶液、ZnCl₂溶液、Mn(NO₃)₂溶液、K₂Cr₂O₇溶液、Pb(NO₃)₂溶液、Cd(NO₃)₂溶液、AlCl₃溶液、AgNO₃溶液、Na₂CO₃溶液、NaHCO₃溶液、NaCl溶液、NaOH溶液、CH₃COONa溶液及NaSO₄溶液，上述溶液的浓度均为100μmol/L；将上述溶液分别泵入步骤（3）组装的检测Cr(VI)的微流控芯片中进行检测，然后在紫外灯照射下观察荧光膜，结果如图4所示。图4为不同离子泵入检测Cr(VI)的微流控芯片后对荧光强度影响的柱状图，图4中的F表示泵入溶液后测得的荧光强度，F₀表示未泵入溶液时测得的荧光强度，F/F₀表示泵入溶液后的荧光强度与泵入前的荧光强度之比，从图4上可发现，当泵入六价铬离子时，检测Cr(VI)的微流控芯片中的荧光强度最低，而其他离子在泵入前后均无明显地变化，说明实施例2步骤（3）中组装的检测Cr(VI)的微流控芯片对六价铬的特异性强。其他实施例组装的检测Cr(VI)的微流控芯片同样对六价铬具有很强的特异性，可参照图4所示。

配制浓度为420μmol/L的K₂Cr₂O₇溶液溶液，将所述K₂Cr₂O₇溶液泵入实施例2中步骤（3）组装的检测Cr(VI)的微流控芯片中，泵入量为0.5mL，然后调节照射的紫外灯的波长，分别在波长为300nm、310nm、320nm、330nm、340nm、350nm、360nm及370nm波长的紫外灯照射下观察荧光膜；结果如图5所示。从图5中发现，在激发波长为350nm的紫外灯照射下，步骤（3）组装的检测Cr(VI)的微流控芯片的荧光强度最强，观测效果最佳。实施例2中步骤（3）组装的检测Cr(VI)的微流控芯片能够在波长为300nm-370nm的紫外光照射下观察。

选用浓度为480μmol/L的K₂Cr₂O₇溶液及浓度为480μmol/L的KCl溶液作为待测样品溶液，纯水为空白组。将纯水、所述浓度为480μmol/的K₂Cr₂O₇溶液及浓度为480μmol/L的KCl溶液分别泵入实施例2步骤（3）所述检测Cr(VI)的微流控芯片中，泵入量均为0.5mL，然后在紫外灯照射下观察荧光膜，结果如图6所示。从图6中发现，当泵入纯水时，发现荧光膜在7min内未出现荧光猝灭的现象，当泵入浓度为480μmol/L的KCl溶液，发现荧光膜在7min内也未出现荧光猝灭的现象，当泵入浓度为480μmol/L的K₂Cr₂O₇溶液时，发现荧光膜在1min时开始出现猝灭现象，到7min时几乎完全猝灭。结果表明实施例2中步骤（3）组装的检测Cr(VI)的微流控芯片能够实现对Cr(VI)的可视化检测，并且具有一定的检测选择性。

实施例3

一种基于光致发光木聚糖碳量子点的微流控传感器对Cr(VI)的可视化检测的实现方法，包括如下步骤：

（1）将0.75g木聚糖加入15mL的NaOH/尿素溶液中，在所述NaOH/尿素溶液中，NaOH的质量百分比浓度为8wt%，尿素的质量百分比浓度为10wt%，经磁力搅拌，混合均匀，得到木聚糖溶液；将所述木聚糖溶液置于马弗炉中升温至200℃，进行水热反应，水热反应的时间为20h，离心取上清液，离心的速率为12000rpm，离心的时间为5min，将所述上清液放入分子量为1000的透析袋中透析，透析的时间为4d，得到木聚糖碳量子点溶液，所述木聚糖量子点溶液的浓度为0.2mg/mL；

（2）将5g丙烯酰胺、0.04g氧化纳米纤维素、0.03g过硫酸铵和0.01gN,N’-亚甲基双丙烯酰胺加入10mL步骤（1）所述木聚糖量子点溶液中，搅拌均匀，然后滴加15μL四甲基乙二胺，混合均匀，得到混合液，然后将25μL所述混合液流延，烘干（50℃），烘干的时间为10min，得到荧光膜；

（3）将聚二甲基硅氧烷与固化剂（硅烷偶联剂）混合均匀，所述聚二甲基硅氧烷与固化剂的体积比为8:1，得到PDMS溶液，将PDMS溶液倒入模具中，真空干燥（50℃），除去气泡，真空干燥的时间为8h，固化成型得到PDMS膜层，将步骤（2）所述荧光膜、PDMS膜层及有机玻璃组装成检测Cr(VI)的微流控芯片，所述微流控芯片大小为25×40×10 mm³；

步骤（3）所述检测Cr(VI)的微流控芯片由有机玻璃、荧光膜及PDMS膜层组成；所述有机玻璃包括上层有机玻璃及下层有机玻璃，所述微流控芯片从下至上由下层有机玻璃、PDMS膜层、荧光膜及上层有机玻璃层叠而成；

所述检测Cr(VI)的微流控芯片的俯视图如图1所示。从俯视角度来看，所述PDMS膜层上具有Y形的凹槽3，所述荧光膜层叠在所述凹槽3上；所述上层有机玻璃4的上表面设有进液口与出液口，进液口通过进液管2与外界连通，出液口通过出液管与外界连通；所述进液口通过导管与所述PDMS膜层的凹槽3连通，待测样品溶液能够通过进液口进入PDMS膜层的凹槽3与荧光膜接触；所述出液口通过导管与所述PDMS膜层的凹槽3连通，待测样品溶液能够通过出液口排出外界；所述上层有机玻璃4为无色透明的玻璃，紫外光线能够通过上层有机玻璃4投射在荧光膜上，荧光膜的颜色变化也能直观地透过上层有机玻璃观察；从俯视角度来看，所述上层有机玻璃4与下层有机玻璃的形状为长方形，所述上层有机玻璃4与下层有机玻璃的四个角均设有螺孔1，上层有机玻璃4与下层有机玻璃通过螺钉与螺母固定；

（4）为了验证步骤（3）组装的检测Cr(VI)的微流控芯片的效果，实施例3选用浓度为420μmol/L的K₂Cr₂O₇溶液及浓度为420μmol/L的KCl溶液作为待测样品溶液，纯水为空白组；将所述浓度为420μmol/的K₂Cr₂O₇溶液、浓度为420μmol/L的KCl溶液及纯水分别泵入步骤（3）所述检测Cr(VI)的微流控芯片中，泵入量均为0.5mL，然后在紫外灯照射下观察荧光膜；当泵入浓度为420μmol/的K₂Cr₂O₇溶液时，发现荧光膜出现了荧光猝灭的现象，而泵入浓度为420μmol/L的KCl溶液或纯水时，没有出现荧光猝灭的现象，结果表明实施例3中步骤（3）组装的检测Cr(VI)的微流控芯片能够实现对Cr(VI)的可视化检测。

配制一系列浓度梯度的K₂Cr₂O₇溶液，所述K₂Cr₂O₇溶液的浓度范围为5-800μmol/L；将上述的溶液分别泵入步骤（3）所述检测Cr(VI)的微流控芯片中，泵入量均为0.5mL，结果发现，当K₂Cr₂O₇溶液的浓度为60~480 μmol/L范围内，实施例3中步骤（3）组装的检测Cr(VI)的微流控芯片均能发生荧光猝灭的现象，因此实施例3中步骤（3）组装的检测Cr(VI)的微流控芯片的检测范围为60~480 μmol/L。

实施例4

一种基于光致发光木聚糖碳量子点的微流控传感器对Cr(VI)的可视化检测的实现方法，包括如下步骤：

（1）将1.25g木聚糖加入30mL的NaOH/尿素溶液中，在所述NaOH/尿素溶液中，NaOH的质量百分比浓度为8wt%，尿素的质量百分比浓度为12wt%，经磁力搅拌，混合均匀，得到木聚糖溶液；将所述木聚糖溶液置于马弗炉中升温至225℃，进行水热反应，水热反应的时间为16h，离心取上清液，离心的速率为14000rpm，离心的时间为5min，将所述上清液放入分子量为800的透析袋中透析，透析的时间为6d，得到木聚糖碳量子点溶液，所述木聚糖量子点溶液的浓度为0.5mg/mL；

（2）将12g丙烯酰胺、0.09g氧化纳米纤维素、0.03g过硫酸铵和0.02gN,N’-亚甲基双丙烯酰胺加入20mL步骤（1）所述木聚糖量子点溶液中，搅拌均匀，然后滴加15μL四甲基乙二胺，混合均匀，得到混合液，然后将20μL所述混合液流延，烘干（45℃），烘干的时间为15min，得到荧光膜；

（3）将聚二甲基硅氧烷与固化剂（硅烷偶联剂）混合均匀，所述聚二甲基硅氧烷与固化剂的体积比为10:1，得到PDMS溶液，将PDMS溶液倒入模具中，真空干燥（70℃），除去气泡，真空干燥的时间为5h，固化成型得到PDMS膜层，将步骤（2）所述荧光膜、PDMS膜层及有机玻璃组装成检测Cr(VI)的微流控芯片，所述微流控芯片大小为25×40×10 mm³；

步骤（3）所述检测Cr(VI)的微流控芯片由有机玻璃、荧光膜及PDMS膜层组成；所述有机玻璃包括上层有机玻璃及下层有机玻璃，所述微流控芯片从下至上由下层有机玻璃、PDMS膜层、荧光膜及上层有机玻璃层叠而成；

所述检测Cr(VI)的微流控芯片的俯视图如图1所示。从俯视角度来看，所述PDMS膜层上具有Y形的凹槽3，所述荧光膜层叠在所述凹槽3上；所述上层有机玻璃4的上表面设有进液口与出液口，进液口通过进液管2与外界连通，出液口通过出液管与外界连通；所述进液口通过导管与所述PDMS膜层的凹槽3连通，待测样品溶液能够通过进液口进入PDMS膜层的凹槽3与荧光膜接触；所述出液口通过导管与所述PDMS膜层的凹槽3连通，待测样品溶液能够通过出液口排出外界；所述上层有机玻璃4为无色透明的玻璃，紫外光线能够通过上层有机玻璃4投射在荧光膜上，荧光膜的颜色变化也能直观地透过上层有机玻璃观察；从俯视角度来看，所述上层有机玻璃4与下层有机玻璃的形状为长方形，所述上层有机玻璃4与下层有机玻璃的四个角均设有螺孔1，上层有机玻璃4与下层有机玻璃通过螺钉与螺母固定；

（4）为了验证步骤（3）组装的检测Cr(VI)的微流控芯片的效果，实施例4选用将所述浓度为420μmol/L的K₂Cr₂O₇溶液及浓度为420μmol/L的KCl溶液作为待测样品溶液，纯水为空白组；将所述浓度为420μmol/的K₂Cr₂O₇溶液、浓度为420μmol/L的KCl溶液及纯水分别泵入步骤（3）所述检测Cr(VI)的微流控芯片中，泵入量均为0.5mL，然后在紫外灯照射下观察荧光膜；当泵入浓度为420μmol/的K₂Cr₂O₇溶液时，发现荧光膜出现了荧光猝灭的现象，而泵入浓度为420μmol/L的KCl溶液或纯水时，均没有出现荧光猝灭的现象，结果表明实施例4中步骤（3）组装的检测Cr(VI)的微流控芯片能够实现对Cr(VI)的可视化检测。

配制一系列浓度梯度的K₂Cr₂O₇溶液，所述K₂Cr₂O₇溶液的浓度范围为5-800μmol/L；将上述的溶液分别泵入步骤（3）所述检测Cr(VI)的微流控芯片中，泵入量均为0.5mL，结果发现，当K₂Cr₂O₇溶液的浓度为60~480 μmol/L范围内，实施例4步骤（3）组装的检测Cr(VI)的微流控芯片均能发生荧光猝灭的现象，因此实施例4步骤（3）组装的检测Cr(VI)的微流控芯片的检测范围为60~480 μmol/L。

实施例5

一种基于光致发光木聚糖碳量子点的微流控传感器对Cr(VI)的可视化检测的实现方法，包括如下步骤：

（1）将1.5g木聚糖加入25mL的NaOH/尿素溶液中，在所述NaOH/尿素溶液中，NaOH的质量百分比浓度为9wt%，尿素的质量百分比浓度为14wt%，经磁力搅拌，混合均匀，得到木聚糖溶液；将所述木聚糖溶液置于马弗炉中升温至220℃，进行水热反应，水热反应的时间为16h，离心取上清液，离心的速率为12000rpm，离心的时间为5min，将所述上清液放入分子量为1000的透析袋中透析，透析的时间为7d，得到木聚糖碳量子点溶液，所述木聚糖量子点溶液的浓度为0.25mg/mL；

（2）将10g丙烯酰胺、0.09g氧化纳米纤维素、0.06g过硫酸铵和0.2gN,N’-亚甲基双丙烯酰胺加入20mL步骤（1）所述木聚糖量子点溶液中，搅拌均匀，然后滴加25μL四甲基乙二胺，混合均匀，得到混合液，然后将25μL所述混合液流延，烘干（45℃），烘干的时间为20min，得到荧光膜；

（3）将聚二甲基硅氧烷与固化剂（硅烷偶联剂）混合均匀，所述聚二甲基硅氧烷与固化剂的体积比为10:1，得到PDMS溶液，将PDMS溶液倒入模具中，真空干燥（90℃），除去气泡，真空干燥的时间为3h，固化成型得到PDMS膜层，将步骤（2）所述荧光膜、PDMS膜层及有机玻璃组装成检测Cr(VI)的微流控芯片，所述微流控芯片大小为25×40×10 mm³；

步骤（3）所述检测Cr(VI)的微流控芯片由有机玻璃、荧光膜及PDMS膜层组成；所述有机玻璃包括上层有机玻璃及下层有机玻璃，所述微流控芯片从下至上由下层有机玻璃、PDMS膜层、荧光膜及上层有机玻璃层叠而成；

所述检测Cr(VI)的微流控芯片的俯视图如图1所示。从俯视角度来看，所述PDMS膜层上具有Y形的凹槽3，所述荧光膜层叠在所述凹槽3上；所述上层有机玻璃4的上表面设有进液口与出液口，进液口通过进液管2与外界连通，出液口通过出液管与外界连通；所述进液口通过导管与所述PDMS膜层的凹槽3连通，待测样品溶液能够通过进液口进入PDMS膜层的凹槽3与荧光膜接触；所述出液口通过导管与所述PDMS膜层的凹槽3连通，待测样品溶液能够通过出液口排出外界；所述上层有机玻璃4为无色透明的玻璃，紫外光线能够通过上层有机玻璃4投射在荧光膜上，荧光膜的颜色变化也能直观地透过上层有机玻璃观察；从俯视角度来看，所述上层有机玻璃4与下层有机玻璃的形状为长方形，所述上层有机玻璃4与下层有机玻璃的四个角均设有螺孔1，上层有机玻璃4与下层有机玻璃通过螺钉与螺母固定；

（4）为了验证步骤（3）组装的检测Cr(VI)的微流控芯片的效果，实施例5选用浓度为420μmol/L的K₂Cr₂O₇溶液及浓度为420μmol/L的KCl溶液作为待测样品溶液，纯水为空白组；将所述浓度为420μmol/的K₂Cr₂O₇溶液、浓度为420μmol/L的KCl溶液及纯水分别泵入步骤（3）所述检测Cr(VI)的微流控芯片中，泵入量均为0.5mL，然后在紫外灯照射下观察荧光膜；当泵入浓度为420μmol/的K₂Cr₂O₇溶液时，发现荧光膜出现了荧光猝灭的现象，而泵入浓度为420μmol/L的KCl溶液或纯水时，均没有出现荧光猝灭的现象，结果表明实施例5中步骤（3）组装的检测Cr(VI)的微流控芯片能够实现对Cr(VI)的可视化检测。

配制一系列浓度梯度的K₂Cr₂O₇溶液，所述K₂Cr₂O₇溶液的浓度分别为5-800μmol/L；将上述的溶液分别泵入步骤（3）所述检测Cr(VI)的微流控芯片中，泵入量均为0.5mL，结果发现，当K₂Cr₂O₇溶液的浓度为60~480 μmol/L范围内，实施例5步骤（3）组装的检测Cr(VI)的微流控芯片均能发生荧光猝灭的现象，因此实施例5步骤（3）组装的检测Cr(VI)的微流控芯片的检测范围为60~480 μmol/L。

以上实施例仅为本发明较优的实施方式，仅用于解释本发明，而非限制本发明，本领域技术人员在未脱离本发明精神实质下所作的改变、替换、修饰等均应属于本发明的保护范围。