俄科學(xué)家發(fā)現(xiàn)利用改性納米金剛石可快速檢測(cè)水污染

      俄羅斯科學(xué)院西伯利亞分院克拉斯諾亞爾斯克科學(xué)中心生物物理研究所的科學(xué)家證實(shí)，納米級(jí)金剛石可用于檢測(cè)水中苯酚類毒性和劇毒物質(zhì)。此項(xiàng)發(fā)現(xiàn)使快速監(jiān)測(cè)環(huán)境污染有了新方法。相關(guān)研究成果發(fā)表在《納米科學(xué)與納米技術(shù)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(zhì)是表面覆蓋了化學(xué)活性雜質(zhì)的惰性金剛石核。爆炸后，表面碳原子的游離化學(xué)鍵與介質(zhì)中的雜質(zhì)（如，碳?xì)浠�合物碎片、金屬原子）結(jié)合在一起，從而賦予了納米金剛石化學(xué)活性。

研究人員對(duì)納米金剛石顆粒表面進(jìn)行了改性處理，獲得了在水、有機(jī)溶劑、油等不同介質(zhì)中均具有高膠體穩(wěn)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(shù)年內(nèi)保持懸浮狀態(tài)，而不會(huì)聚集或沉淀。

通過(guò)這種方式獲得的改性納米金剛石懸浮液可進(jìn)行反復(fù)多次干燥，加水后，會(huì)再次獲得原來(lái)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(wěn)定性。研究人員指出，原有的納米金剛石并不具備這種性質(zhì)，即使通過(guò)能分散納米顆粒的超聲波長(zhǎng)時(shí)間處理，也很難獲得穩(wěn)定的懸浮液。

實(shí)驗(yàn)表明，改性納米金剛石不易團(tuán)聚，可作為化學(xué)反應(yīng)中的催化劑。如果將其添加至用來(lái)檢測(cè)氨基安替比林、過(guò)氧化氫、苯酚等酚類物質(zhì)的混合試劑中，溶液會(huì)迅速變成鮮艷的深紅色。根據(jù)得到的有色產(chǎn)物的量，通過(guò)光譜法可確定水樣中苯酚濃度。研究人員發(fā)現(xiàn)，發(fā)生這種反應(yīng)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(duì)改性納米金剛石顆粒是否可多次重復(fù)使用進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。每次水樣檢測(cè)后，研究人員將納米顆粒進(jìn)行清洗并重新用于檢測(cè)反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)證明，同一納米金剛石樣品可在苯酚檢測(cè)中至少使用7次。

目前，研究人員正在開發(fā)新型指示劑，即用固定在基底上的金剛石納米顆粒檢測(cè)固體載體中的苯酚。新型指示劑在實(shí)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(yīng)產(chǎn)物的顏色與測(cè)試標(biāo)尺進(jìn)行比較，從而獲得水樣被苯酚污染的程度。

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