完成单位：中国科学院兰州化学物理研究所

完成人：陈佳；邱洪灯；赵亮；李湛；肖静

成果简介：随着全球经济和工业化的快速发展和推进，环境问题已成为当今世界面临的严峻挑战之一，尤其是近年来频发的环境污染事故严重危及人类健康。然而环境污染物的分离分析普遍存在样品基质复杂、前处理过程繁琐、含量低、分离难等问题。因此，开发可用于复杂基质中污染物的高灵敏检测和高选择性分离的新材料新方法显得尤为重要。本项目通过将分析化学与环境化学、材料化学等学科交叉融合，创新性地制备了基于多孔石墨烯、多孔碳、共价有机框架材料、碳点在内的多种高性能碳基纳米材料，结合样品处理和色谱分离技术，成功应用于复杂介质中典型环境污染物的快速吸附、高效降解、高选择分离和高灵敏检测，在新材料、新原理与新方法上取得了系列原创性的研究成果，丰富了环境分析化学的研究内涵，推动了环境样品分离分析技术的发展，符合“十四五”规划“全面推进健康中国建设”要求。已在Advanced Functional Materials、Green Chemistry、Environmental Pollution、Environmental Science: Nano、Analytical Chemistry、Chemical Communications等高水平期刊发表论文50篇，多次应邀在TrAC Trends in Analytical Chemistry、Green Energy & Environment、Chemical Engineering Journal等期刊撰写关于碳基纳米材料在样品处理和色谱分离方面的评述文章。申请国家发明专利19件，授权专利10件，部分成果已进行转化。系列工作先后获中国科学院、中国科学报、科学网、分析人、X-MOL、网易等公众号和新闻媒体的广泛关注和宣传报道。

创新点及科学价值：本项目围绕具有自主知识产权的新型碳基纳米材料样品处理与色谱分离介质制备新原理、新技术和新方法，致力于解决环境样品分离分析过程的关键科学问题和技术难题，开展了从原理创新到系统、深入应用研究，取得系列原创性的创新成果：

1）碳基纳米材料的设计合成用于环境样品处理

样品处理作为复杂样品分析过程中最为关键的一环，具有耗时、操作繁琐且易引入分析误差的特点，已成为制约分析结果的瓶颈。材料科学的发展成为解决样品处理技术发展瓶颈的重要手段。采用重离子辐照、部分燃烧法等新技术和新策略，创新性地设计合成系列形貌、孔径可控的多孔碳材料，解决传统制备过程存在操作繁琐、耗时等问题。在此基础上，结合多重限域策略、溶剂热法制备出十余种多孔碳复合材料，发展近二十种环境友好的样品处理技术，有效降低/消除基质干扰效应，实现复杂基质中痕量目标污染物的选择性富集、高效吸附分离与高灵敏检测。

2）碳基纳米材料色谱分离介质的设计合成用于环境样品分离

色谱法作为复杂样品分离分析最常用和最有效的方法之一，其核心是高效色谱填料（分离介质）的研制。采用原位生长法、表面键合法等，有针对性地设计并研制二十余种具有自主知识产权的新型碳基纳米材料色谱分离介质，用于环境样品中有机污染物的快速、高选择性分离。丰富了色谱分离介质的种类，推动了色谱新材料在环境样品分离分析领域的应用，为复杂环境样品中痕量污染物的快速、高选择性分离提供理论依据和技术支持。

社会经济效益：本项成果拥有系列自主知识产权的新型碳基纳米材料样品处理与色谱分离介质制备技术，技术指标达到国内领先水平，并已在南京、厦门等地的多家公司进行推广销售。

应用前景：在材料科学、环境样品处理、新型色谱分离介质等研究领域具有广阔的应用前景。