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文獻解讀 | 變廢為寶,EMA502元素分析儀驅(qū)動水中重金屬檢測等創(chuàng)新技術研發(fā)!

在環(huán)境科學領域,清潔水源的監(jiān)測與保護一直是研究的熱點。隨著工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展,水體中重金屬污染問題日益嚴峻,對人類健康、水生生態(tài)及環(huán)境可持續(xù)性構成了嚴重威脅。墨西拿大學Claudia Espro教授團隊在《Environmental Science: Nano》(IF=5.8)上發(fā)表的一項研究中提出了一種創(chuàng)新的解決方案——利用啤酒業(yè)副產(chǎn)品啤酒渣(BB)合成碳納米點(CNDs),并成功應用于水中重金屬(Hg2? 和 Pb2?)的高靈敏度熒光和電化學檢測。本文將對這一研究進行詳細解讀,并特別關注EMA502 CNHS-O元素分析儀在其中的關鍵作用。

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研究背景

清潔水是農(nóng)業(yè)、海洋生態(tài)系統(tǒng)、人類健康及能源生產(chǎn)不可或缺的資源。重金屬離子如汞、銅、鎘、鉛等,由于其高毒性和難以降解的特性,成為水體污染的主要來源之一。這些重金屬離子可通過食物鏈累積,對人類健康造成長期危害。因此,開發(fā)高效、靈敏的重金屬檢測方法對于環(huán)境監(jiān)測和公共健康保護至關重要。


研究方法

碳納米點的合成:

本研究采用了一種簡單而高效的合成方法,利用啤酒渣通過水熱碳化過程制備了碳納米點(CNDs)。啤酒渣作為啤酒工業(yè)的副產(chǎn)品,具有作為木質(zhì)纖維素來源的諸多優(yōu)勢,如低成本、可再生及環(huán)境友好等。通過水熱碳化處理,啤酒渣中的有機物質(zhì)被轉(zhuǎn)化為富含羥基和羧基功能團的碳納米點,這些功能團不僅提高了CNDs的水溶性,還賦予了其優(yōu)異的熒光性能。

表征方法:

為了全面了解CNDs的物理化學性質(zhì),研究團隊采用了多種表征技術,包括透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、CHNS元素分析、動態(tài)光散射(DLS)以及zeta電位測量等。特別值得一提的是,EMA502 CNHS-O元素分析儀在CNDs的CHNS元素分析中發(fā)揮了關鍵作用,為CNDs的精確組成分析提供了可靠數(shù)據(jù)。

熒光與電化學檢測:

基于CNDs的優(yōu)異性能,研究團隊進一步開發(fā)了高靈敏度的熒光和電化學探針,用于檢測水中的Hg2?和Pb2?。熒光探針的檢測限分別達到了11.3 nM(Hg2?)和78.8 nM(Pb2?),而電化學平臺則實現(xiàn)了對這兩種重金屬離子的選擇性和同時檢測,檢測限分別為124 ng/L(Hg2?)和551 ng/L(Pb2?),靈敏度高達11.4-34.1 μA nM?1 cm?2。


研究亮點

  • 可持續(xù)合成:利用啤酒渣這一可持續(xù)資源合成碳納米點,實現(xiàn)了廢物資源化利用,符合循環(huán)經(jīng)濟原則。

  • 高級表征:采用EMA502 CNHS-O元素分析儀等先進儀器對CNDs進行全面表征,確保了數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。

  • 高靈敏度檢測:開發(fā)的熒光和電化學探針均表現(xiàn)出極高的檢測靈敏度,能夠準確檢測出水中微量重金屬(Hg2? 和 Pb2?)。

  • 環(huán)境與健康:該研究為環(huán)境監(jiān)測和公共健康保護提供了有力工具,有助于減少重金屬污染對人類健康和水生生態(tài)的威脅。

本研究通過創(chuàng)新性地利用啤酒渣合成碳納米點,并成功應用于水中重金屬的高靈敏度檢測,展示了廢物資源化利用的巨大潛力。EMA502 CNHS-O元素分析儀在表征過程中的關鍵作用,進一步凸顯了先進儀器在科學研究中的重要性。未來,隨著納米技術的不斷發(fā)展,基于碳納米點的環(huán)境監(jiān)測技術有望得到更廣泛的應用,為環(huán)境保護和公共健康事業(yè)做出更大貢獻。

感謝 @Claudia Espro 教授和 @Viviana Bressi 博士以及墨西拿大學為本研究做出的重要貢獻。


→→衛(wèi)星號搜索“velp”查看原文


參考文獻:

Viviana Bressi,Consuelo Celesti,Angelo Ferlazzo,Thomas Len,Kaveh Moulaee,Giovanni Neri,Rafael Luque,Claudia Espro,et al. Waste-derived carbon nanodots for fluorimetric and simultaneous electrochemical detection of heavy metals in water[J].Environ.Sci.:Nano, 2024, 11, 1245–1258.doi.org/?10.1039/d3en00639e


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