区域典型芳香类有机污染物可视化及电化学传感分析

The research object of the proposed plan is mainly focused on the construction of ultrasensitive colorimetric and electrochemical sensing platforms of regional and typical aromatic pollutants such as organic aromatic substances based on carbon nanomaterials, mesoporous materials, metal organic framework materials (MOFs) prepared through simple hydrothermal and electrochemical method. To achieve it, spectrophotometric method, electrochemical technique, DFT and QSAR model were proposed to investigate the sensing process mechanism of high selective and sensitive electrochemical and colorimetric sensing platform for regional and typical aromatic pollutants. The research of this project is of great significance to promote the application of electrochemical and colorimetric analysis technology in the actual production and life such as test paper application process and so on. It is also more helpful for the simple and fast analysis of organic pollutants produced in the process of industrial production and daily living environment.

本项目以区域典型芳香类有机污染物为研究对象，以简单的水热法和电化学方法制备功能化碳纳米、介孔材料、金属有机骨架材料（MOFs）等纳米材料为基础，构建基于上述非贵金属纳米材料的芳香类有机污染物的超灵敏可视化和电化学传感平台；以光谱方法、电化学技术、芳香类有机化合物密度泛函（DFT）和定量结构活性/性质关系（QSAR）模型计算模拟为研究手段，深入探讨基于上述功能化纳米材料表界面对芳香类有机污染物的高选择性、高灵敏性的电化学分析和可视化传感、识别等过程机制，建立超灵敏分析传感平台的理论和应用模型，发展适用于芳香类有机污染物的准确、简单、快速的检测新技术和新方法。本项目研究对推动电化学分析和可视化检测技术在实际生产、生活中的试纸化应用进程具有十分重要的意义，对工业生产和日常生活环境等过程中产生的芳香类有机污染物实现简单、快速地检测，为区域经济发展和环境保护提供技术保障。

后新冠疫情时代，普通大众对疾病诊断、健康管理、环境监测、食品安全和应急响应相关领域的即时检测技术和化学测量工具关注度空前增加，促使研究者更加重视分析科学和化学测量相关的前沿发展动态。就研究者而言，其视角开始逐渐从传统的光、电、色谱分析技术手段逐步转向和聚焦于简单、便携、灵敏、在线的即时检测技术。而其中的关键问题就是发展简单、快速、灵敏的分析检测信号，结合不同的信号转移和信号放大策略，进而实现不同目标物的快速、准确、简便的在线分析。因此，针对一些典型污染物和生命相关的重要生物分子，发展简便、快速、低成本、易操作的基于颜色和温度信号的可视化即时检测新技术显得非常重要，这也成为本项目的聚焦点和研究目标。. 基于此，本项目以区域环境中广泛分布的典型污染物和生命相关重要生物分子为主要研究对象，以功能化纳米探针材料的制备和表征为基础，构建了系列化基于颜色信号和温度信号的可视化传感分析平台，较为深入地研究了贵金属纳米颗粒、普鲁士蓝纳米颗粒、不同基质的纳米酶在可视化/光热传感污染物和生物分子中的过程机制，进而发展了基于上述纳米探针的简便、可靠，低成本、易操作的污染物和生物分子分析检测新方法。通过上述研究，我们还进一步揭示了贵金属纳米酶、普鲁士蓝纳米酶所具有的优异光学特性和纳米酶催化活性，为基于颜色和温度等简单信号的即时检测技术提供了有力的信号转换和信号放大的途径保障，结合不同的目标物识别过程，可实现复杂样品中目标物的专一识别和灵敏检测。本项目研究对推动基于简单分析信号的疾病诊断、健康管理、环境监测、食品安全和应急响应相关的即时检测分析新方法、新技术都具有十分重要的意义。