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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。
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.https://doi.org/?10.1039/d3en00639e
