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Room temperature, ultrafast and one-step synthesis of highly fluorescent sulfur quantum dots probe and their logic gate operation

荧光 量子点 光致发光 量子产额 纳米技术 硫黄 光电子学 材料科学 离子 化学 物理 量子力学 有机化学 冶金
作者
Pengxiang Gao,Weiheng Zhong,Tengbao Li,Weizhen Liu,Li Zhou
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier]
卷期号:666: 221-231 被引量:2
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2024.04.033
摘要

The direct and rapid conversion of abundant and cheap elemental sulfur into fluorescent sulfur quantum dots (SQDs) at room temperature is a critical and urgent challenge. Conventional synthesis methods require high temperatures, high pressures, or specific atmospheric conditions, making them complex and impractical for real applications. Herein, we propose a simple method for synthesizing SQDs simply by adding H2O2 to an elemental sulfur-ethylenediamine (S-EDA) solution at room temperature. Remarkably, within a mere 10 min, SQDs with a photoluminescence quantum yield of 23.6 % can be obtained without the need for additional steps. A comprehensive analysis of the mechanism has demonstrated that H2O2 is capable of converting Sx2− ions generated in the S-EDA solution into zero-valent sulfur atoms through oxidation. The obtained SQDs can be utilized as a fluorescent probe for detection of tetracycline (TC) and Ca2+ ions with the limit of detection (LOD) of 0.137 μM and 0.386 μM respectively. Moreover, we have developed a sensitive logic gate sensor based on SQDs, harnessing the activated cascade effect to create an intelligent probe for monitoring trace levels of TC and Ca2+ ions. This paper not only presents a viable approach for ultrafast and scalable synthesis of SQDs at room temperature, but also contributes to the efficient utilization of elemental sulfur resources.
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