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- 由碳點制成的可持續(xù)水質(zhì)傳感器
- 來源:賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2020/9/22
格里菲斯大學(Griffith University)的研究人員已經(jīng)利用人發(fā)廢料開發(fā)了可持續(xù)的有機高科技設備,用于污染物的水質(zhì)測試。
秦力教授和昆士蘭理工大學工程與建筑環(huán)境學院的研究人員團隊從人發(fā)廢料中合成了碳點,這些碳點可以檢測水中的痕量氯仿,而氯仿是水消毒的主要副產(chǎn)品。
研究人員發(fā)表在《可持續(xù)材料與技術》上,在缺氧的環(huán)境中通過將頭發(fā)加熱到180oC,以一種無化學物質(zhì)的可持續(xù)過程制造了高度熒光的碳點CD。
碳點是小的碳納米顆粒(尺寸小于10nm),表面具有不同的官能團,當暴露于一系列化學和生化污染物時具有發(fā)熒光的能力。
當碳點上的表面官能團與特定化學物質(zhì)相互作用時,熒光強度發(fā)生變化,使其非常適合化學傳感器應用。
李教授說,碳點所針對的污染物可能與制造頭發(fā)的人一樣獨特。
李教授說:“聽起來可能很奇怪,但是頭發(fā)是一種非常有價值的廢物。”
“富含蛋白質(zhì),并且富含碳和氮,它是轉(zhuǎn)化成有用材料(例如碳點)的極佳前體。由于頭發(fā)富含氮,因此當我們改變熱處理條件時,我們會生產(chǎn)出含不同氮的碳點。它們表面上結(jié)合特定污染物的官能團!
值得注意的是,研究人員還發(fā)現(xiàn),不同顏色的頭發(fā)會產(chǎn)生碳點,這些碳點優(yōu)先對不同的污染物做出反應。
“在烏黑的頭發(fā)顯示出高特異性,用于檢測水中氯仿的污染,而我們測試的金發(fā)是金屬物質(zhì)如鎂更高的敏感度,”前格里菲斯大學研究員伊赫桑Eftekhari博士說。
這些源自黑發(fā)的碳點在表面上具有基于氮的感應觸角,因此具有很高的靈敏度,可以檢測到每十億個水分子中只有三個分子中存在的氯仿。
合著者Fred Leusch教授說:“氯化法是水處理中被廣泛采用的消毒方法,用于減少病原體風險和水傳播的疾病,但它也會產(chǎn)生與較高癌癥發(fā)生率和高癌癥率相關的副產(chǎn)物!睋伟拇罄麃喫|(zhì)咨詢委員會主席。
“因此,開發(fā)傳感器以實時監(jiān)測治療中所用氯的量和副產(chǎn)物的濃度對公共衛(wèi)生至關重要。”
碳點傳感器甚至可以分辨出非常相似的化學污染物之間的區(qū)別。
李教授說:“在這項研究中,我們發(fā)現(xiàn)碳點表面的氮基感應天線對氯仿敏感,但對化學相似的污染物溴仿卻不敏感,這是因為它們的電子結(jié)構(gòu)存在細微差別。”
“我一直驚訝于有多少生物材料可以教我們?nèi)绾卧O計功能性產(chǎn)品,例如基于碳點的納米傳感器。利用生物廢物在不使用任何有害溶劑的情況下為水質(zhì)傳感器制造碳點,使其成為一種真正遵循綠色化學原理的可持續(xù)技術!
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