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俄科學家發現利用改性納米金剛石可快速檢測水污染

時間:2019-09-10瀏覽次數:538
俄羅斯科學院西伯利亞分院克拉斯諾亞爾斯克科學中心生物物理研究所的科學家證實,納米級金剛石可用于檢測水中苯酚類毒性和劇毒物質。

      俄羅斯科學院西伯利亞分院克拉斯諾亞爾斯克科學中心生物物理研究所的科學家證實,納米級金剛石可用于檢測水中苯酚類毒性和劇毒物質。此項發現使快速監測環境污染有了新方法。相關研究成果發表在《納米科學與納米技術雜志》(Journal of Nanoscience and Nanotechnology)上。

      在含氧量不足的密閉室中引爆含碳爆炸物(例如,TNT炸藥和黑索金的混合物)即可獲得納米金剛石。納米金剛石顆粒的本質是表面覆蓋了化學活性雜質的惰性金剛石核。爆炸后,表面碳原子的游離化學鍵與介質中的雜質(如,碳氫化合物碎片、金屬原子)結合在一起,從而賦予了納米金剛石化學活性。

      研究人員對納米金剛石顆粒表面進行了改性處理,獲得了在水、有機溶劑、油等不同介質中均具有高膠體穩定性的納米金剛石。如將去離子水加入改性納米金剛石粉末中,則可形成溶液,溶液中的納米顆粒可在數年內保持懸浮狀態,而不會聚集或沉淀。

      通過這種方式獲得的改性納米金剛石懸浮液可進行反復多次干燥,加水后,會再次獲得原來的特性。此外,改性納米金剛石在凍融、沸騰、高壓滅菌后仍能保持膠體穩定性。研究人員指出,原有的納米金剛石并不具備這種性質,即使通過能分散納米顆粒的超聲波長時間處理,也很難獲得穩定的懸浮液。

    實驗表明,改性納米金剛石不易團聚,可作為化學反應中的催化劑。如果將其添加至用來檢測氨基安替比林、過氧化氫、苯酚等酚類物質的混合試劑中,溶液會迅速變成鮮艷的深紅色。根據得到的有色產物的量,通過光譜法可確定水樣中苯酚濃度。研究人員發現,發生這種反應是由于納米顆粒表面存在微量的鐵離子和銅離子。

    研究人員還對改性納米金剛石顆粒是否可多次重復使用進行了實驗。每次水樣檢測后,研究人員將納米顆粒進行清洗并重新用于檢測反應。實驗證明,同一納米金剛石樣品可在苯酚檢測中至少使用7次。

    目前,研究人員正在開發新型指示劑,即用固定在基底上的金剛石納米顆粒檢測固體載體中的苯酚。新型指示劑在實際使用中將更為便捷。例如,將金剛石納米顆粒棒浸入水樣中,將反應產物的顏色與測試標尺進行比較,從而獲得水樣被苯酚污染的程度。


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