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- 由碳點(diǎn)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(xué)（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(jī)高科技設(shè)備，用于污染物的水質(zhì)測(cè)試。
秦力教授和昆士蘭理工大學(xué)工程與建筑環(huán)境學(xué)院的研究人員團(tuán)隊(duì)從人發(fā)廢料中合成了碳點(diǎn)，這些碳點(diǎn)可以檢測(cè)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(shù)》上，在缺氧的環(huán)境中通過將頭發(fā)加熱到180oC，以一種無(wú)化學(xué)物質(zhì)的可持續(xù)過程制造了高度熒光的碳點(diǎn)CD。
碳點(diǎn)是小的碳納米顆粒（尺寸小于10nm），表面具有不同的官能團(tuán)，當(dāng)暴露于一系列化學(xué)和生化污染物時(shí)具有發(fā)熒光的能力。
當(dāng)碳點(diǎn)上的表面官能團(tuán)與特定化學(xué)物質(zhì)相互作用時(shí)，熒光強(qiáng)度發(fā)生變化，使其非常適合化學(xué)傳感器應(yīng)用。
李教授說，碳點(diǎn)所針對(duì)的污染物可能與制造頭發(fā)的人一樣獨(dú)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(jià)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(diǎn)）的極佳前體。由于頭發(fā)富含氮，因此當(dāng)我們改變熱處理?xiàng)l件時(shí)，我們會(huì)生產(chǎn)出含不同氮的碳點(diǎn)。它們表面上結(jié)合特定污染物的官能團(tuán)�！�
值得注意的是，研究人員還發(fā)現(xiàn)，不同顏色的頭發(fā)會(huì)產(chǎn)生碳點(diǎn)，這些碳點(diǎn)優(yōu)先對(duì)不同的污染物做出反應(yīng)。
“在烏黑的頭發(fā)顯示出高特異性，用于檢測(cè)水中氯仿的污染，而我們測(cè)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(xué)研究員伊赫桑Eftekhari博士說。
這些源自黑發(fā)的碳點(diǎn)在表面上具有基于氮的感應(yīng)觸角，因此具有很高的靈敏度，可以檢測(cè)到每十億個(gè)水分子中只有三個(gè)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(fēng)險(xiǎn)和水傳播的疾病，但它也會(huì)產(chǎn)生與較高癌癥發(fā)生率和高癌癥率相關(guān)的副產(chǎn)物。”擔(dān)任澳大利亞水質(zhì)咨詢委員會(huì)主席。
“因此，開發(fā)傳感器以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)治療中所用氯的量和副產(chǎn)物的濃度對(duì)公共衛(wèi)生至關(guān)重要。”
碳點(diǎn)傳感器甚至可以分辨出非常相似的化學(xué)污染物之間的區(qū)別。
李教授說：“在這項(xiàng)研究中，我們發(fā)現(xiàn)碳點(diǎn)表面的氮基感應(yīng)天線對(duì)氯仿敏感，但對(duì)化學(xué)相似的污染物溴仿卻不敏感，這是因?yàn)樗鼈兊碾娮咏Y(jié)構(gòu)存在細(xì)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(shè)計(jì)功能性產(chǎn)品，例如基于碳點(diǎn)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(diǎn)，使其成為一種真正遵循綠色化學(xué)原理的可持續(xù)技術(shù)�！�
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