点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:用稀土超分子笼 捕捉环境污染物
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

用稀土超分子笼 捕捉环境污染物

来源:科技日报2021-02-25 09:32

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  ◎李宝乐 记者 张景阳

  长期以来,废水、废气的排放一直是诸多环境问题中的焦点,其中有机物小分子、重金属离子及挥发胺等污染物已严重威胁到环境及人身健康,及时检测发现并预防污染物向环境中扩散成为当务之急。

  科技日报记者2月21日从包头市稀土高新区获悉,“稀土超分子传感材料产业技术开发”项目正式实施。该项目将有效推动我国稀土功能材料应用技术研究开发,进一步拓展北方稀土产业链。“基于这样一种目的,我们将研发制备高灵敏和高选择性污染物传感器。”项目工程师、黑龙江大学教授李洪峰告诉记者。

  稀土传感材料存在痛点

  “在现有多种检测污染物的方法中,基于荧光的化学检测方法相比于其他检测方法具有更多优势,比如,操作简单、成本低廉和测试结果可靠等。荧光传感器以其灵敏度高、选择性好等优点已成为传感器领域的主要研究对象之一。但是,寻找到合适的材料构筑实用化的荧光传感器仍然面临诸多挑战。”项目负责人、包头稀土研究院高级工程师李静雅向记者介绍说。

  据李洪峰介绍,稀土离子独特的电子层结构使稀土基配合物具有发射谱带较窄、色纯度高、荧光寿命较长和斯托克斯位移大等优点。这些优点可以有效克服来源于检测体系背景荧光的干扰,提高检测的灵敏度和精确度。但因要同时兼顾材料的渗透性、器件的制造工艺和性能,构筑稀土基传感材料仍面临着技术难题,因此关于稀土基配合物作为污染物检测传感器的开发较少。

  发挥好传感性能,需要材料具有一定的孔隙率。然而,稀土离子较大的配位数往往会导致材料形成致密聚集体。通俗地讲,就是稀土金属有机框架虽然具有多孔和明确的通道,但其通道内的溶剂分子通常会阻碍目标分子进入,并因此导致它们与识别位点的相互作用受到限制;而若去除溶剂分子则会导致框架的崩溃。此外,较差的溶解度也让将材料制成传感器薄膜的成型难度加大。

  对此,李静雅表示:“一方面传感器薄膜要容易成型,另一方面要让污染物自由进出薄膜,与薄膜内化学物质充分作用,并利用荧光强度的变化来定性和定量污染物的种类和含量,这是摆在我们面前的技术难题,很少有研究人员在这方面取得突破。”

  创新材料操作简单结果可靠

  在研发过程中,研发团队的灵感来源于生物酶的超分子结构,其空间的专一选择性和高效的催化性能来自于特定的识别位点和空间的限域效应。

  项目团队前期在实验室以三苯胺衍生物作为面式配体,以稀土铕离子为顶点,构筑了一种具有空穴结构的稀土四面体笼超分子材料(即稀土超分子笼),该稀土超分子材料具有较好的溶解性,可以用旋涂方法制备成薄膜。

  随后,技术人员结合稀土超分子笼的空间选择性、渗透性和稀土离子的特殊光谱特征,研究开发出一类新型稀土超分子材料并将其制成薄膜用于检测有机物小分子、重金属离子及挥发胺。“我们制备的稀土超分子薄膜可以弥补荧光传感不能有效对有机物小分子、重金属离子及挥发胺进行探测的问题。”李静雅说。

  为了进一步检测薄膜的一些化学特性,项目研发团队还就薄膜对各种不同浓度胺/NH3气体的荧光响应及检测限进行了深入研究。

  技术人员将不同浓度的NH3、丙胺、二丙胺、三丙胺、苄胺、苯乙胺、苯胺等气体送入装有稀土超分子薄膜的测试装置中,让稀土超分子薄膜与胺/NH3气体充分作用后,测定荧光强度随胺/NH3浓度变化的曲线。随后又对稀土超分子薄膜的荧光强度增加率与各种胺浓度的关系进行了研究,发现对胺类物质的检测限达到微克级。

  所谓检测限,是指某一分析方法在给定的可靠程度内可以从样品中检测待测物质的最小浓度或最小量,这个微克级的检测限远低于大多数的胺类物质荧光检测器,可谓十分经济环保。

  研发团队通过实验得知,该稀土超分子材料薄膜对胺类物质的响应时间为亚秒级并对胺类物质的测试具有可逆性,这一特征说明稀土超分子材料薄膜具有良好的光稳定性和化学稳定性,其在荧光传感方面具有较强的应用性。

  “本项目将开发出一种新型的稀土超分子传感材料,基于该材料所制得的薄膜可用于检测废水废气中的有机物小分子、重金属离子及挥发胺,能及时预防污染物向环境中扩散,该技术应用操作简单,结果可靠,对提升稀土产品的附加值意义重大。”李静雅说。

[ 责编:武玥彤 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 杭州湾跨海铁路大桥南航道桥首座主塔封顶

  • 2026中国国际自行车展览会在上海举行

独家策划

推荐阅读
儿童科学本质教育在科学教育中有着举足轻重的作用,发展科学本质观是科学教育的核心目标之一。
2026-05-07 05:35
面对现实世界中日益复杂的预测需求,科研人员围绕大模型预测技术,走出了两大核心主线、四种具体技术路径。
2026-05-07 05:35
人工智能是德国提升国家科技创新能力、竞逐全球科技产业高点的关键领域。
2026-05-07 05:35
该校邢立达课题组与河北省区域地质调查院合作,对河北宣化土城子组两个新的恐龙足迹点展开研究,记录下该地层迄今最慢的兽脚类恐龙行迹,
2026-05-07 06:00
大型体育赛事最令人头痛的当属“最后一公里”:车停到哪里最方便?从哪个入口进场最快捷?如今,这一状况正在改变。
2026-05-07 06:00
在刚刚过去的“五一”假期,“科技游”成为了众多游客的选择。辽宁沈阳航空科技馆则以大量模拟试飞游戏,让孩子们在玩乐中感知复杂的航空技术原理。当技术赋能的展陈体验成为标配,制度与运营模式的创新则为科技馆开辟了新的增长空间。
2026-05-06 09:13
光明日报西安5月5日电 记者李洁、张哲浩5日从中国科学院地球环境研究所获悉,该所联合国内外多家科研机构进行系统研究,提出土壤温度变化是东亚新石器时代粟作农业时空演化的重要调控因素。
2026-05-06 09:10
”日前,中国科学院院士、国家卫生健康委副主任曾益新在“高原重大心肺脑疾病预警关键技术与防治策略研究”项目启动会上表示。曾益新表示,该项目聚焦发病机制、易感人群识别、精准干预、治疗方案四大核心方向,其中发病机制研究是所有工作的基础。
2026-05-06 09:09
为此研究团队开发出纳米高熵陶瓷涂层,集防结焦、耐高温腐蚀、高导热于一体,还能降低煤耗。基于光谱学科基础,研究团队把“吸热”的思路反过来,开发了辐射制冷涂层。以吸热器表面的高温太阳能吸热材料为例,这种关键光学材料一旦断供,国内光热电站将陷入被动。
2026-05-06 09:08
联合国教科文组织5日发布《量子时刻:国际量子科学技术年成果全球报告》,首次对2025年国际量子科学技术年进行了全面评估。
2026-05-06 09:01
董耀会的理想是在全国的长城沿线开发出一万个村,把长城沿线的优质农产品卖到世界各地。
2026-05-02 08:15
习近平总书记强调,要以更大力度、更实举措加强基础研究,提升我国原始创新能力,进一步打牢科技强国建设根基。
2026-05-01 18:40
加强基础研究,建设科技强国的必由之路。
2026-04-30 16:22
“AI投毒”“控评”“互踩”“人肉”“开盒”“算法黑箱”……AI时代,面对这些媒介乱象,该如何约束?
2026-04-30 09:02
近日,国家市场监管总局与教育部联合发布全国首批“专业与标准化教育融合试点单位”名单,位于江苏苏州太仓市的苏州健雄职业技术学院入选。如今,苏州健雄职业技术学院立足太仓“德企之乡”的实际需求,建校20余年来为太仓560余家德企直接输送技能人才或提供相关培训。
2026-04-30 08:59
西出世界屋脊,东汇百川入海,长江绵延6300多公里,滋养了源远流长的中华文明,哺育着勤劳勇敢的中华儿女。“各民主党派中央、无党派人士积极开展长江生态环境保护民主监督,立足实际,各展优长,推动中共中央有关决策部署落实到位。
2026-04-30 08:56
“刚出厂的机器人如同懵懂孩童,需要在数据喂养与场景训练中不断成长。”  他告诉记者,目前训练场的训练内容覆盖现代农业、工业制造、医疗康养等6大领域,精准对接12大产业、27个应用场景。
2026-04-30 08:55
2025年度全国十大考古新发现29日在北京揭晓,吉林东部长白山旧石器时代遗址群、河南新郑裴李岗遗址、河北宣化郑家沟遗址、甘肃庆阳南佐遗址、山西昔阳钟村遗址、河南郑州商城遗址、陕西富平长春遗址、山东青岛琅琊台遗址、浙江绍兴越国都城和汉六朝会稽郡遗址、宁夏贺兰苏峪口瓷窑址上榜。
2026-04-30 08:54
2010年,舒易来获得赴美国哈佛大学麻省眼耳医院联合培养的机会,在该院陈正一教授课题组继续开展耳聋治疗研究。2014年,舒易来带着最前沿的基因编辑理念回到复旦大学附属眼耳鼻喉科医院,继续探索耳聋治疗的新方法。
2026-04-29 10:43
一张4厘米见方、6微米厚的薄膜贴附于大脑功能区表面的硬脑膜外,就能采集到大脑信号。“北脑一号”已在研究者发起的临床研究中完成7例患者植入手术,器械在人体内累计工作时长超4.5万小时,初步验证产品的安全有效性。
2026-04-29 10:38
加载更多