2018年CAIA獎三等獎獲獎項目：石墨烯基納米復合材料在環境激素類水污染物電催化與傳感應用
完成單位：甘肅省證據科學技術研究與應用重點實驗室，寧夏醫科大學
主要完成人：鄭志祥，馬璀，俞金香，王玫，張子龍
“環境激素”（Environmental Hormone, EH）是指干擾動物與人體正常內分泌機能的外源性化學物質，這些化合物能干擾人體和動物內分泌系統，導致人類和動物的畸胎、腫瘤、免疫功能下降、生殖障礙等發生機率明顯提高。EH檢測的難點在于其種類繁復與偵測極限等問題，故亟需發展相對應的快速檢測方法。
本項目以石墨烯、碳納米管、納米金剛石粉末、類石墨烯相-C3N4(g-C3N4)、介孔碳等新型碳材料和具有良好催化活性的過渡金屬及其硫化物等為材料，挖掘了各種材料的優勢性能，優化制備組裝過程，篩選并構建了適合部分環境激素類化合物（雙酚A，雙酚F，雙酚S，炔雌醇，雌二醇）的電化學檢測傳感器體系，并用于相應目標物的電化學檢測和其電化學動力學行為研究。項目的創新在于制備了基于Pd/g-C3N4-CNTs納米復合材料的電化學傳感平臺并用于飼料樣品中的炔雌醇和雌二醇的電化學測定；制備了基于Pt/PDDA-DMP的電化學傳感器并實現了水樣中BPA和BPS的同時測定；制備了基于MAM/Gr-CNTs的電化學傳感器并實現了對水樣中BPA和BPF同時測定。
為了充分發揮上述碳基復合材料的優異性能并克服其功能化過程的缺陷，開發并完善了新的功能化方案。如，控制功能化的基團、位點及官能團數量，充分利用不同功能化基團與碳材料進行可控組裝。實現了大比表面積、優良導電性能和吸附功能、高密度催化活性位點的比例最優納米結構碳基復合材料。針對水和食品中低濃度EH類污染物，從增加催化劑的有效接觸面積和催化活性點及選擇性催化考慮，設計了基于碳材料的高度有序和分散的復合金屬、金屬氧化物和半導體納米結構薄膜，通過調控實驗條件以實現不同組成和晶型的優化組合，結合新型復合碳材料表面修飾的不同過渡金屬或其氧化物納米粒子的催化作用、高比表面積復合碳材料的富集作用，通過“優優組合”大幅度提高對EH類污染物的電催化性能，從而實現更多痕量EH類污染物的超靈敏檢測。基于上述復合材料的電化學傳感器為水體中環境激素類污染物的快速電化學檢測提供了一定的實驗基礎，為進一步的實際應用奠定了一定的材料制備方法學基礎和檢測分析的實驗基礎，為水體中環境激素類污染物的快速檢測提供了一種新的途徑。
