Ionic liquid as a precursor to synthesize nitrogen- and sulfur-co-doped carbon dots for detection of copper(II) ions

Abstract

A facile approach was reported for the synthesis of nitrogen- and sulfur-co-doped carbon dots(N/S-CDs) by the sulfuric acid carbonization of 1-butyl-3-methylimidazolium 2-amino-3-mercaptopropionic acid(L-cysteine) salt([C₄mim][Cys]) ionic liquid. The as-prepared N/S-CDs exhibited a good solubility, excitation-dependent emission behavior, and high resistance to photobleaching. Furthermore, the N/S-CDs were employed as a fluorescent probe for detecting Cu²⁺ in real water samples with satisfactory recovery.

Keywords

Carbon dot / Fluorescence / Ionic liquid / Cu²⁺ / co-Doping

References

[1] Baker S. N., Baker G. A. Angew. Chem., Int. Ed., 2010, 49(38): 6726.

[2] Yang S. T., Cao L., Luo P. G., Lu F., Wang X., Wang H., Meziani M. J., Liu Y., Qi G., Sun Y. P. J. Am. Chem. Soc., 2009, 131(32): 11308.

[3] Liu H. P., Ye T., Mao C. D. Angew. Chem., Int. Ed., 2007, 46(34): 6473.

[4] Tang L. B., Ji R. B., Cao X. K., Lin J. Y., Jiang H. X., Li X. M., Teng K. S., Luk C. M., Zeng S. J., Hao J. H., Lau S. P. ACS Nano, 2012, 6(6): 5102.

[5] Yu S. J., Kang M. W., Chang H. C., Chen K. M., Yu Y. C. J. Am. Chem. Soc., 2005, 127(50): 17604.

[6] Zhou L., Lin Y. H., Huang Z. Z., Ren J. S., Qu X. G. Chem. Commun., 2012, 48(8): 1147.

[7] Li H. T., He X. D., Kang Z. H., Huang H., Liu Y., Liu J. L., Lian S. Y., Tsang C. H. A., Yang X. B., Lee S. T. Angew. Chem., Int. Ed., 2010, 49(26): 4430.

[8] Xu X. Y., Ray R., Gu Y. L., Ploehn H. J., Gearheart L., Raker K., Scrivens W. A. J. Am. Chem. Soc., 2004, 126(40): 12736.

[9] Zheng L. Y., Chi Y. W., Dong Y. Q., Lin J. P., Wang B. B. J. Am. Chem. Soc., 2009, 131(13): 4564.

[10] Zhu H., Wang X. L., Li Y. L., Wang Z. J., Yang F., Yang X. R. Chem. Commun., 2009, 5118.

[11] Li H. T., He X. D., Liu Y., Huang H., Lian S. Y., Lee S. T., Kang Z. H. Carbon, 2011, 49: 605.

[12] Qiao Z. A., Wang Y. F., Gao Y., Li H. W., Dai T. Y., Liu Y. L., Huo Q. S. Chem. Commun., 2010, 46(46): 8812.

[13] Bourlinos A. B., Stassinopoulos A., Anglos D., Zboril R., Georgakilas V., Giannelis E. P. Chem. Mater., 2008, 20(14): 4539.

[14] Wang Y. F., Hu A. J. Mater. Chem. C, 2014, 2(34): 6921.

[15] Zhu S. J., Zhang J. H., Tang S. J., Qiao C., Wang Y. L., Wang H. Y., Liu X., Li B., Li Y. F., Yu W. L., Wang X. F., Sun H. C., Yang B. Adv. Funct. Mater., 2012, 22(22): 4732.

[16] Qian Z. S., Shan X. Y., Chai L. J., Ma J. J., Chen J. R., Feng H. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2014, 6(9): 6797.

[17] Wu Z. L., Gao M. X., Wang T. T., Wan X. Y., Zheng L. L., Huang C. Z. Nanoscale, 2014, 6(7): 3868.

[18] Yang Z., Xu M. H., Liu Y., He F. J., Gao F., Su Y. J., Wei H., Zhang Y. F. Nanoscale, 2014, 6(3): 1890.

[19] Xiao D. L., Yuan D. H., He H., Gao M. M. J. Lumin., 2013, 140: 120.

[20] Safavi A., Sedaghati F., Shahbaazi H., Farjami E. RSC Adv., 2012, 2(19): 7367.

[21] Duan X. C., Li D., Zhang H. L., Ma J. M., Zheng W. J. Chem. Eur. J., 2013, 19(22): 7231.

[22] Fukumoto K., Yoshizawa M., Ohno H. J. Am. Chem. Soc., 2005, 127(8): 2398.

[23] Zhang X., Wang F., Huang H., Li H. T., Han X., Liu Y., Kang Z. H. Nanoscale, 2013, 5(6): 2274.

[24] Nie H., Li M. J., Li Q. S., Liang S. J., Tan Y. Y., Sheng L., Shi W., Zhang S. X. A. Chem. Mater., 2014, 26(10): 3104.

[25] Sun D., Ban R., Zhang P. H., Wu G. H., Zhang J. R., Zhu J. J. Carbon, 2013, 64: 424.

[26] Lu Y. Z., Jiang Y. Y., Wei W. T., Wu H. B., Liu M. M., Niu L., Chen W. J. Mater. Chem., 2012, 22(7): 2929.

[27] Liu S., Tian J. Q., Wang L., Zhang Y. W., Qin X. Y., Luo Y. L., Asiri A. M., Al-Youbi A. O., Sun X. P. Adv. Mater., 2012, 24(15): 2037.

[28] Wang C. F., Sun D., Zhuo K. L., Zhang H. C., Wang J. J. RSC Adv., 2014, 4(96): 54060.

[29] Yang S. B., Zhi L. J., Tang K., Feng X. L., Maier J., Müllen K. Adv. Funct. Mater., 2012, 22(17): 3634.

[30] Chandra S., Patra P., Pathan S. H., Roy S., Mitra S., Layek A., Bhar R., Pramanik P., Goswami A. J. Mater. Chem. B, 2013, 1(18): 2375.

[31] Qu D., Zheng M., Du P., Zhou Y., Zhang L. G., Li D., Tan H. Q., Zhao Z., Xie Z. G., Sun Z. C. Nanoscale, 2013, 5(24): 12272.

[32] Wang J. L., Wei J. H., Su S. H., Qiu J. J. New J. Chem., 2015, 39: 501.

[33] Nawaz F., Wang L., Zhu L. F., Meng X. J., Xiao F. S. Chem. Res. Chinese Universities, 2013, 29(3): 401.

[34] Li H. R., Li F., Wang G. P., Sun H. J. Lumin., 2014, 156: 36.

[35] Dong Y. Q., Pang H. C., Yang H. B., Guo C. X., Shao J. W., Chi Y. W., Li C. M., Yu T. Angew. Chem., Int. Ed., 2013, 52(30): 7800.

[36] Krysmann M. J., Kelarakis A., Dallas P., Giannelis E. P. J. Am. Chem. Soc., 2012, 134(2): 747.

[37] Wu S. P., Huang R. Y., Du K. J. Dalton Trans., 2009, 24: 4735.

[38] Guo Y. M., Zhang L. F., Zhang S. S., Yang Y., Chen X. H., Zhang M. C. Biosens. Bioelectron., 2015, 63: 61.