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大連化學(xué)物理研究所研制出抗硫中毒的水中硫離子傳感器

研發(fā)快訊 2024年11月15日 08:50:30來源:大連化學(xué)物理研究所 21940
摘要本工作中,合作團隊開發(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。

  【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、李盛紅副研究員團隊與能源與環(huán)境小分子催化研究中心(509組群)鄧德會研究員團隊合作,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,硫化物由于其強堿性,易腐蝕儀器和管道,給工廠造成經(jīng)濟損失。因此,對廢水中的硫離子進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)實際應(yīng)用中最大的挑戰(zhàn)。
 
  本工作中,合作團隊開發(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,合作團隊研制了一套在線流動系統(tǒng),以實現(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,非常適合用于實際水樣中硫離子的在線檢測。合作團隊將研制的傳感器應(yīng)用于實際水樣包括工業(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研發(fā)計劃、中國科學(xué)院A類戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項“深海/深淵智能技術(shù)及海底原位科學(xué)實驗站”、中國科學(xué)院青促會等項目的資助。(文/圖 李盛紅)

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