Microwave-assisted Synthesis of Water-soluble Red-emitting Carbon Dots Derived from Spinach Powder and Its Pb²⁺ Fluorescence Detection Application

doi:10.7503/cjcu20250082

Abstract

Abstract:

In this study， water-soluble red carbon dots（R-CDs） were successfully synthesized via a microwave- assisted method using spinach powder as the carbon precursor. The optical properties， structural characteristics， and fluorescence regulation mechanisms of R-CDs were investigated. The results demonstrated that R-CDs exhibit uniform particle size distribution（3.62 nm）， long-wavelength red light emission（648 nm）， and a narrow full width at half maxima（FWHM）（30 nm）. The observed fluorescence redshift is attributed to the synergistic interaction between hydroxyl groups and graphitic-nitrogen. A fluorescent probe based on R-CDs was developed for highly selective detection of Pb²⁺ ions， with a linear response range of 0—40 nmol/L and a detection limit of 4.2 nmol/L （R²=0.990）. Further studies revealed that the interaction between Pb²⁺ and R-CDs is primarily governed by a dynamic quenching mechanism. This work provides a novel and environmentally friendly approach for the synthesis of red carbon dots and their application in heavy metal ion sensing.

Key words: Carbon dot, Red fluorescence, Lead ion, Fluorescent probe

CLC Number:

O657.3

TrendMD:

JIANG Tingjie, CAO Jueran, YAO Shengfeng, SONG Jian, LI Na, CHEN Yongying, LI Wei, ZHANG Haoran, LEI Bingfu. Microwave-assisted Synthesis of Water-soluble Red-emitting Carbon Dots Derived from Spinach Powder and Its Pb²⁺ Fluorescence Detection Application[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2025, 46(6): 20250082.

Figures/Tables 6

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Analyte	Added/（nmol·L^‒1）	Measured/（nmol·L^‒1）	Recovery（%）	RSD（%）
Tap water	5	4.80	96.0	1.89
	10	10.40	104.0	4.26
	50	49.70	99.4	2.10
Lake water	5	4.60	92.0	2.68
	10	9.70	97.0	0.85
	50	51.60	103.2	4.20

Analyte	Added/（nmol·L^‒1）	Measured/（nmol·L^‒1）	Recovery（%）	RSD（%）
Tap water	5	4.80	96.0	1.89
	10	10.40	104.0	4.26
	50	49.70	99.4	2.10
Lake water	5	4.60	92.0	2.68
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