- 由碳點制成的可持續水質傳感器
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 2020/9/22
格里菲斯大學（Griffith University）的研究人員已經利用人發廢料開發了可持續的有機高科技設備，用于污染物的水質測試。
秦力教授和昆士蘭理工大學工程與建筑環境學院的研究人員團隊從人發廢料中合成了碳點，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品。
研究人員發表在《可持續材料與技術》上，在缺氧的環境中通過將頭發加熱到180oC，以一種無化學物質的可持續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熒光的能力。
當碳點上的表面官能團與特定化學物質相互作用時，熒光強度發生變化，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的人一樣獨特。
李教授說：“聽起來可能很奇怪，但是頭發是一種非常有價值的廢物。”
“富含蛋白質，并且富含碳和氮，它是轉化成有用材料（例如碳點）的極佳前體。由于頭發富含氮，因此當我們改變熱處理條件時，我們會生產出含不同氮的碳點。它們表面上結合特定污染物的官能團。”
值得注意的是，研究人員還發現，不同顏色的頭發會產生碳點，這些碳點優先對不同的污染物做出反應。
“在烏黑的頭發顯示出高特異性，用于檢測水中氯仿的污染，而我們測試的金發是金屬物質如鎂更高的敏感度，”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，但它也會產生與較高癌癥發生率和高癌癥率相關的副產物。”擔任澳大利亞水質咨詢委員會主席。
“因此，開發傳感器以實時監測治療中所用氯的量和副產物的濃度對公共衛生至關重要。”
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別。
李教授說：“在這項研究中，我們發現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構存在細微差別。”
“我一直驚訝于有多少生物材料可以教我們如何設計功能性產品，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技術。”
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