完成单位： 中国石油大学（北京）

完成人：周庆祥，陈春茂，刘永丽，李 靖，武亚林，袁勇勇，王洪元，王玉芹，赵丹晨，詹亚力

成果简介：

基于碳点及磁性材料的水体污染物灵敏检测技术与应用属环境科学领域，水体污染物种类繁多，开发可靠的监测技术是环境领域的重要热点及研究方向之一。本研究成果立足开发灵敏的传感器及高效的样品前处理技术，率先将碳点及半胱氨酸修饰的硫化镉量子点引入环境污染物的痕量检测，开发了灵敏的检测铅离子、焦磷酸根离子、三硝基苯酚等的化学传感器；采用功能化修饰磁性纳米材料开发了系列检测环境有机污染物的新型检测技术；采用纳米碳点及功能化的硫化镉量子点开发了灵敏的化学传感器，这些建立的了分析方法灵敏度高，无须昂贵分析检测设备，采用常规分析仪器或其与开发的富集新方法有机结合可以达到高灵敏分析检测要求，成本低廉，研究成果发表在如Carbon、Sensors and Actuators B-Chemical、Chemosphere等国际重要学术期刊上，受到了国内外同行的高度关注与好评，并在他们的发表的论文中进行了引用。

创新点及科学价值：

（1）    采用纳米碳点及硫化镉量子点构建了重金属离子及有机污染物的灵敏化学传感器

以巧克力为碳源合成的碳点构建了检测铅离子的荧光探针，检测限为12.7nmolL^-1; 以柠檬酸钠和聚丙烯酰胺为碳源制备了水溶性荧光碳点，其量子产率为18.0%，实验发现合成的碳点基于“off-on”的模式可构建灵敏性检测Pb²⁺和焦磷酸根（PPi）的荧光探针,检出限分别为4.6 nmol L^-1和54 nmol L^-1; 硫化镉量子点半胱氨酸修饰构建了检测2，4，6-三硝基苯酚的荧光探针，检测限低至39 ng mL^-1。

（2）   应用纳米零价铁功能化修饰材料建立了典型环境污染物高效富集检测新技术

应用镁铝双氢氧化物、聚苯胺、MOFs、对二巯基苯、热敏性聚合物、分子印迹材料、聚乙烯亚胺、树枝状聚合物等对纳米价合金铁及四氧化三铁进行功能化修饰，建立了富集检测双酚A、壬基酚、辛基酚等酚类污染物、苏丹红染料、杂环多环芳烃及典型多环芳烃、重金属离子、邻苯二甲酸酯类污染物等的灵敏检测新方法，检测限低于0.45 μgL^?1，有机污染物可至几个ngL^-1。

（3）采用磁-热敏性双响应功能化开发磁性固相萃取富集环境污染物的新技术

热敏性材料是一类随温度变化其性能发生显著变化的材料，将其于磁性材料进行功能化修饰，利用热敏性材料的随温度变化特性及磁性材料的磁性进行环境污染物痕量富集与检测，酚类污染物的检出限在0.58-0.76 μg L^-1之间，将磁性纳米零价铁与热敏性聚合物有机结合合成的结合二者优点的功能化磁性材料，可以进行有效设计，提高富集倍数，从而实现提高检测的灵敏度，此方法的成功为其它污染物检测方法开发提供了新的思路及理论指导，同时也为相关的研究工作拓展了新的方向。

（3）   将树枝状聚合物的多端基官能团特性与磁性材料的易分离特性相结合开发了高效萃取典型环境污染物的新方法 

树枝状聚合物是高度对称、高度枝化的具有单分散性的三维立体球状结构，通过硅烷化反应进行端氨基修饰，功能化官能团可以实现高效富集，实验结果表明，四溴双酚A和壬基酚P的检出限可达0.017 μgL^-1和0.011 μgL^-1。

社会经济效益：

（1） 研究成果获国家发明专利一项，国内外重要学术期刊发表论文17篇，这些研究成果可以给国内外相关研究工作者提供学术及应用参考。

（2） 基于碳点及量子点修饰开发的传感器选择性好、灵敏度、稳定性好，为相关研究提供了新的思路

（3） 基于磁性纳米材料开发的富集技术思路新、二次污染少、富集倍数高、操作简单、成本低、易于推广、方法灵敏度，可以作为环境污染物监控的重要技术手段，也可以用作日常分析的例行分析技术，其进一步应用，必将获得巨大的社会、经济、环境效益。

应用前景：

（1） 水溶性碳点具有很好的化学稳定性，其毒性相对较低，开发的灵敏检测重金属离子等化学传感器具有很好的应用潜力

（2） 功能化材料与纳米零价铁有机结合合成新型 功能化材料，并将其引入到环境分析化学领域，开发了系列磁性富集与分离的新技术，建立的检测典型重金属及有机污染物的方法灵敏度高、操作简便、对工作人员要求低、成本低、易于推广。

（3） 开发的系列高灵敏检测技术可以作为目标污染物的例行分析技术，为环境监测部门提供了可信的痕量污染物的高效检测分析平台，同时也为其他环境污染物的痕量监控新技术与新方法的开发奠定了良好的基础，提供了新的设计思路与参考。