中科院合肥智能所建立重金屬離子快速可視化檢測方法
2014-04-15 16:21:09
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據中國科學院網2012年11月21日訊 中科院合肥智能機械研究所王素華研究團隊近期在重金屬離子污染現場快速敏感檢測研究領域中取得重要進展，建立了可視化檢測的新方法，并研制出新型的可視化傳感器。相關研究成果分別發表在美國化學會的Analytical Chemistry、英國皇家化學會的Journal of Materials Chemistry和Nanotechnology國際期刊上。
痕量重金屬離子檢測目前主要依賴于原子吸收、原子熒光、電感耦合等離子體、質譜等實驗室方法。盡管這些方法檢測精度比較高，但儀器耗資昂貴、運行費用高、操作要求多，檢測比較費時、費力，而且測量時需萃取、濃縮富集或抑制干擾等復雜前處理過程。
針對這些難題，智能所研究人員通過設計制備出針對汞離子的特異性有機螯合配體，與汞離子通過配體交換反應形成螯合物，進一步在發光量子點表面發生快速的陽離子取代反應，導致量子點的熒光效率發生改變，從而通過熒光強度和顏色的變化實現對汞離子的高靈敏選擇性檢測（Anal. Chem. 2012, DOI: 10.1021/ac302822c）。隨著汞離子濃度的增加，熒光發射峰位逐漸向長波方向移動，同時伴隨著量子點的黃光會逐漸演變成紅光（如圖示）。研究人員進一步設計并組裝了針對汞離子的紙質傳感器，實現了對純水、自然湖水中汞離子的快速可視化檢測。
針對重金屬汞離子的現場快速可視化檢測
研究團隊提出的可視化檢測方法具有不依賴大型貴重的分析儀器、可進行裸眼觀測、響應時間快等優點，能夠實現痕量重金屬離子的現場快速可視化檢測。
研究人員又設計并研制了一種基于發光氧化石墨烯的新型比率熒光納米復合探針，通過探針不同顏色熒光的比率變化，可將其應用于可視化檢測分辨不同價態的鐵離子（Fe2+）。在紫外光照下，隨著Fe2+濃度的增加，探針的熒光顏色從紅色變為藍色，從而實現對Fe2+的可視化檢測（Nanotechnology 2012, 23, 315502）。此外，研究團隊還通過對氧化石墨烯的多層規整自組裝，研制出了由多層氧化石墨烯組裝的電極材料，結合電化學原理，可實現對銅離子的高選擇性和敏感檢測（Journal of Materials Chemistry 2012, 22, 22631）。
該研究得到國家973項目“應用納米技術去除飲用水中微污染物的基礎研究”、國家自然科學基金委及中科院“百人計劃”支持。