【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，大連化學(xué)物理研究所儀器分析化學(xué)研究室微型分析儀器研究組(105組)耿旭輝研究員、李盛紅副研究員團(tuán)隊(duì)與能源與環(huán)境小分子催化研究中心(509組群)鄧德會研究員團(tuán)隊(duì)合作，研制出基于“鎧甲”傳感材料的抗硫中毒的水中硫離子傳感器。
硫化物作為石化、皮革、造紙和食品加工行業(yè)的副產(chǎn)物，廣泛存在于工業(yè)廢水中。硫化物對生物具有高度的神經(jīng)毒性，長期接觸會引起嚴(yán)重的疾病問題；此外，硫化物由于其強(qiáng)堿性，易腐蝕儀器和管道，給工廠造成經(jīng)濟(jì)損失。因此，對廢水中的硫離子進(jìn)行在線檢測具有十分重要的意義，硫化物極易導(dǎo)致電化學(xué)傳感器中毒是目前該技術(shù)實(shí)際應(yīng)用中最大的挑戰(zhàn)。
本工作中，合作團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種石墨烯殼層封裝鈷鎳納米粒子的鎧甲傳感材料(CoNi@NGs)，并基于此材料研制出抗硫中毒的硫離子電化學(xué)傳感器。此外，合作團(tuán)隊(duì)研制了一套在線流動系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對水樣中硫離子的在線檢測。所研制的傳感器連續(xù)檢測10 μM的硫離子80個小時后，傳感器的響應(yīng)電流仍保持不變，這主要由于CoNi@NGs中石墨烯殼層可以物理隔離核層金屬與外部環(huán)境，防止金屬被腐蝕以及生成金屬硫化物。此外，CoNi@NGs還具有強(qiáng)疏硫性，可以排斥硫單質(zhì)，產(chǎn)生自清潔作用，從而有效防止硫離子的氧化產(chǎn)物硫單質(zhì)沉積在傳感材料上。該傳感器對硫離子具有良好的特異性，對實(shí)際水樣中常見干擾離子的選擇性超過100倍，非常適合用于實(shí)際水樣中硫離子的在線檢測。合作團(tuán)隊(duì)將研制的傳感器應(yīng)用于實(shí)際水樣包括工業(yè)廢水、池塘水和海水中硫離子的檢測，已在工業(yè)廢水中檢測出65.6 μM的硫離子。
相關(guān)成果以“Anti-sulfur poisoning electrochemical sensor for sulfur ions based on nitrogen-doped graphene-encapsulated cobalt-nickel nanoparticles”為題，發(fā)表在《傳感器和執(zhí)行器B：化學(xué)》(Sensors and Actuators B: Chemical)上。該工作的第一作者為我所105組聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生嚴(yán)堯天、副研究員李盛紅及509組群博士研究生蔣劉默。該工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國科學(xué)院A類戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“深海/深淵智能技術(shù)及海底原位科學(xué)實(shí)驗(yàn)站”、中國科學(xué)院青促會等項(xiàng)目的資助。(文/圖 李盛紅)
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