獲獎(jiǎng)項(xiàng)目簡(jiǎn)介
2019年CAIA獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目成果簡(jiǎn)介：基于碳點(diǎn)及磁性材料的水體污染物靈敏檢測(cè)技術(shù)與應(yīng)用
完成單位： 中國(guó)石油大學(xué)（北京）
完成人：周慶祥，陳春茂，劉永麗，李 靖，武亞林，袁勇勇，王洪元，王玉芹，趙丹晨，詹亞力
成果簡(jiǎn)介：
基于碳點(diǎn)及磁性材料的水體污染物靈敏檢測(cè)技術(shù)與應(yīng)用屬環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域，水體污染物種類繁多，開(kāi)發(fā)可靠的監(jiān)測(cè)技術(shù)是環(huán)境領(lǐng)域的重要熱點(diǎn)及研究方向之一。本研究成果立足開(kāi)發(fā)靈敏的傳感器及高效的樣品前處理技術(shù)，率先將碳點(diǎn)及半胱氨酸修飾的硫化鎘量子點(diǎn)引入環(huán)境污染物的痕量檢測(cè)，開(kāi)發(fā)了靈敏的檢測(cè)鉛離子、焦磷酸根離子、三硝基苯酚等的化學(xué)傳感器；采用功能化修飾磁性納米材料開(kāi)發(fā)了系列檢測(cè)環(huán)境有機(jī)污染物的新型檢測(cè)技術(shù)；采用納米碳點(diǎn)及功能化的硫化鎘量子點(diǎn)開(kāi)發(fā)了靈敏的化學(xué)傳感器，這些建立的了分析方法靈敏度高，無(wú)須昂貴分析檢測(cè)設(shè)備，采用常規(guī)分析儀器或其與開(kāi)發(fā)的富集新方法有機(jī)結(jié)合可以達(dá)到高靈敏分析檢測(cè)要求，成本低廉，研究成果發(fā)表在如Carbon、Sensors and Actuators B-Chemical、Chemosphere等國(guó)際重要學(xué)術(shù)期刊上，受到了國(guó)內(nèi)外同行的高度關(guān)注與好評(píng)，并在他們的發(fā)表的論文中進(jìn)行了引用。
創(chuàng)新點(diǎn)及科學(xué)價(jià)值：
（1） 采用納米碳點(diǎn)及硫化鎘量子點(diǎn)構(gòu)建了重金屬離子及有機(jī)污染物的靈敏化學(xué)傳感器
以巧克力為碳源合成的碳點(diǎn)構(gòu)建了檢測(cè)鉛離子的熒光探針，檢測(cè)限為12.7nmolL-1; 以檸檬酸鈉和聚丙烯酰胺為碳源制備了水溶性熒光碳點(diǎn)，其量子產(chǎn)率為18.0%，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)合成的碳點(diǎn)基于“off-on”的模式可構(gòu)建靈敏性檢測(cè)Pb2+和焦磷酸根（PPi）的熒光探針,檢出限分別為4.6 nmol L-1和54 nmol L-1; 硫化鎘量子點(diǎn)半胱氨酸修飾構(gòu)建了檢測(cè)2，4，6-三硝基苯酚的熒光探針，檢測(cè)限低至39 ng mL-1。
（2） 應(yīng)用納米零價(jià)鐵功能化修飾材料建立了典型環(huán)境污染物高效富集檢測(cè)新技術(shù)
應(yīng)用鎂鋁雙氫氧化物、聚苯胺、MOFs、對(duì)二巰基苯、熱敏性聚合物、分子印跡材料、聚乙烯亞胺、樹(shù)枝狀聚合物等對(duì)納米價(jià)合金鐵及四氧化三鐵進(jìn)行功能化修飾，建立了富集檢測(cè)雙酚A、壬基酚、辛基酚等酚類污染物、蘇丹紅染料、雜環(huán)多環(huán)芳烴及典型多環(huán)芳烴、重金屬離子、鄰苯二甲酸酯類污染物等的靈敏檢測(cè)新方法，檢測(cè)限低于0.45 μgL?1，有機(jī)污染物可至幾個(gè)ngL-1。
（3）采用磁-熱敏性雙響應(yīng)功能化開(kāi)發(fā)磁性固相萃取富集環(huán)境污染物的新技術(shù)
熱敏性材料是一類隨溫度變化其性能發(fā)生顯著變化的材料，將其于磁性材料進(jìn)行功能化修飾，利用熱敏性材料的隨溫度變化特性及磁性材料的磁性進(jìn)行環(huán)境污染物痕量富集與檢測(cè)，酚類污染物的檢出限在0.58-0.76 μg L-1之間，將磁性納米零價(jià)鐵與熱敏性聚合物有機(jī)結(jié)合合成的結(jié)合二者優(yōu)點(diǎn)的功能化磁性材料，可以進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，提高富集倍數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)提高檢測(cè)的靈敏度，此方法的成功為其它污染物檢測(cè)方法開(kāi)發(fā)提供了新的思路及理論指導(dǎo)，同時(shí)也為相關(guān)的研究工作拓展了新的方向。
（3） 將樹(shù)枝狀聚合物的多端基官能團(tuán)特性與磁性材料的易分離特性相結(jié)合開(kāi)發(fā)了高效萃取典型環(huán)境污染物的新方法
樹(shù)枝狀聚合物是高度對(duì)稱、高度枝化的具有單分散性的三維立體球狀結(jié)構(gòu)，通過(guò)硅烷化反應(yīng)進(jìn)行端氨基修飾，功能化官能團(tuán)可以實(shí)現(xiàn)高效富集，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，四溴雙酚A和壬基酚P的檢出限可達(dá)0.017 μgL-1和0.011 μgL-1。
社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益：
（1） 研究成果獲國(guó)家發(fā)明專利一項(xiàng)，國(guó)內(nèi)外重要學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文17篇，這些研究成果可以給國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究工作者提供學(xué)術(shù)及應(yīng)用參考。
（2） 基于碳點(diǎn)及量子點(diǎn)修飾開(kāi)發(fā)的傳感器選擇性好、靈敏度、穩(wěn)定性好，為相關(guān)研究提供了新的思路
（3） 基于磁性納米材料開(kāi)發(fā)的富集技術(shù)思路新、二次污染少、富集倍數(shù)高、操作簡(jiǎn)單、成本低、易于推廣、方法靈敏度，可以作為環(huán)境污染物監(jiān)控的重要技術(shù)手段，也可以用作日常分析的例行分析技術(shù)，其進(jìn)一步應(yīng)用，必將獲得巨大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益。
應(yīng)用前景：
（1） 水溶性碳點(diǎn)具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，其毒性相對(duì)較低，開(kāi)發(fā)的靈敏檢測(cè)重金屬離子等化學(xué)傳感器具有很好的應(yīng)用潛力
（2） 功能化材料與納米零價(jià)鐵有機(jī)結(jié)合合成新型 功能化材料，并將其引入到環(huán)境分析化學(xué)領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)了系列磁性富集與分離的新技術(shù)，建立的檢測(cè)典型重金屬及有機(jī)污染物的方法靈敏度高、操作簡(jiǎn)便、對(duì)工作人員要求低、成本低、易于推廣。
（3） 開(kāi)發(fā)的系列高靈敏檢測(cè)技術(shù)可以作為目標(biāo)污染物的例行分析技術(shù)，為環(huán)境監(jiān)測(cè)部門(mén)提供了可信的痕量污染物的高效檢測(cè)分析平臺(tái)，同時(shí)也為其他環(huán)境污染物的痕量監(jiān)控新技術(shù)與新方法的開(kāi)發(fā)奠定了良好的基礎(chǔ)，提供了新的設(shè)計(jì)思路與參考。
