2018年CAIA奖三等奖获奖项目:石墨烯基纳米复合材料在环境激素类水污染物电催化与传感应用
时间:2018-12-04      来源:中国分析测试协会

 

完成单位:甘肃省证据科学技术研究与应用重点实验室,宁夏医科大学

主要完成人:郑志祥,马璀,俞金香,王玫,张子龙


“环境激素”(Environmental Hormone, EH)是指干扰动物与人体正常内分泌机能的外源性化学物质,这些化合物能干扰人体和动物内分泌系统,导致人类和动物的畸胎、肿瘤、免疫功能下降、生殖障碍等发生机率明显提高。EH检测的难点在于其种类繁复与侦测极限等问题,故亟需发展相对应的快速检测方法。

本项目以石墨烯、碳纳米管、纳米金刚石粉末、类石墨烯相-C3N4(g-C3N4)、介孔碳等新型碳材料和具有良好催化活性的过渡金属及其硫化物等为材料,挖掘了各种材料的优势性能,优化制备组装过程,筛选并构建了适合部分环境激素类化合物(双酚A,双酚F,双酚S,炔雌醇,雌二醇)的电化学检测传感器体系,并用于相应目标物的电化学检测和其电化学动力学行为研究。项目的创新在于制备了基于Pd/g-C3N4-CNTs纳米复合材料的电化学传感平台并用于饲料样品中的炔雌醇和雌二醇的电化学测定;制备了基于Pt/PDDA-DMP的电化学传感器并实现了水样中BPA和BPS的同时测定;制备了基于MAM/Gr-CNTs的电化学传感器并实现了对水样中BPA和BPF同时测定。

为了充分发挥上述碳基复合材料的优异性能并克服其功能化过程的缺陷,开发并完善了新的功能化方案。如,控制功能化的基团、位点及官能团数量,充分利用不同功能化基团与碳材料进行可控组装。实现了大比表面积、优良导电性能和吸附功能、高密度催化活性位点的比例最优纳米结构碳基复合材料。针对水和食品中低浓度EH类污染物,从增加催化剂的有效接触面积和催化活性点及选择性催化考虑,设计了基于碳材料的高度有序和分散的复合金属、金属氧化物和半导体纳米结构薄膜,通过调控实验条件以实现不同组成和晶型的优化组合,结合新型复合碳材料表面修饰的不同过渡金属或其氧化物纳米粒子的催化作用、高比表面积复合碳材料的富集作用,通过“优优组合”大幅度提高对EH类污染物的电催化性能,从而实现更多痕量EH类污染物的超灵敏检测。基于上述复合材料的电化学传感器为水体中环境激素类污染物的快速电化学检测提供了一定的实验基础,为进一步的实际应用奠定了一定的材料制备方法学基础和检测分析的实验基础,为水体中环境激素类污染物的快速检测提供了一种新的途径。

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