磁性多孔聚合物用于贵金属纳米污染物的分离富集与分析

Noble metal nano-pollutants are emerging contaminants in environment and show significant cytotoxicity and genotoxicity to living systems，but the detection of noble metal nano-pollutants is still in early stages. The development of new techniques for detection of noble metal nano-pollutants is highly desired. In this project, we would combine the high adsorption performance of porous polymers and the excellent magnetic response performance of magnetic nanoparticles together to design and synthesize the magnetic porous polymer, and establish a new strategy of integrating extraction, enrichment and electrochemical detection to achieve real-time, quick and sensitive detection of noble metal nano-pollutants in environment.

贵金属纳米颗粒具有较强的细胞毒性和遗传毒性，由其带来的环境安全问题已经不容忽视。作为一种新兴污染源，目前对于贵金属纳米污染物的测定研究还处于起步阶段，发展贵金属纳米污染物检测新技术对于环境监控、保障人类生命健康具有重要意义。本项目拟将多孔聚合物的高吸附性能和磁性纳米颗粒极佳的磁响应性能相结合，设计合成磁性多孔聚合物复合材料，建立集“分离-富集-电化学检测”为一体的检测贵金属纳米颗粒的新方法，实现环境中贵金属纳米污染物实时、快速、灵敏的分析检测。

多孔聚合物材料因具有大的比表面积、高的化学稳定性、低的骨架密度等特性而被广泛应用于吸附分离、催化等多个领域，故而开发新结构、高性能的新型多孔聚合物材料已成为目前的研究热点。本项目首先以廉价的三嗪单体—三聚氰胺为原料合成了富氮多孔三聚氰胺-甲醛聚合物材料，构筑了简便、快速、灵敏的基于多孔聚合物的电化学及色谱检测平台，建立了食品与环境中铅离子、银离子、除草剂的检测新方法。将有机多孔聚合物与磁性纳米粒子复合形成磁性多孔聚合物复合材料，既可以解决多孔聚合物材料密度偏轻，在溶液中分离回收比较困难的问题，又能发挥多孔聚合物的特性，基于此我们制备了磁性多孔三聚氰胺-甲醛聚合物、磁性多孔硫脲-甲醛聚合物、磁性三聚氰胺-呋喃甲醛聚合物并成功将其应用于染料、贵金属纳米粒子以及酚类污染物的吸附分离研究中，同时我们还利用贵金属纳米粒子独特的光学性质，实现了功能化纳米银粒子对左氧氟沙星、铝离子实时、快速、灵敏的检测。项目还开展了荧光聚合物的合成与应用研究，采用简单的一步法制备了荧光聚多巴纳米粒子，构建了基于聚多巴纳米粒子的比率荧光pH传感器并成功的应用于细胞内pH的监测；利用Fe2+对聚多巴纳米粒子的荧光猝灭现象，建立了高灵敏Fe2+的荧光测定方法；借助糠醛与盐酸羟胺间的肟化反应在非质子溶剂中成功构建了基于聚多巴纳米粒子荧光恢复作用的糠醛检测新方法。我们还采用一步电聚合法制备了新型聚对氨基苯磺酸/还原氧化石墨烯复合膜修饰的玻碳电极实现了尿液中左氧氟沙星的高灵敏电化学检测。立足于痕量污染物检测的需求，我们设计并构筑成本低廉、合成方法简单、绿色环保的多种聚合物材料，通过对材料的功能化修饰提高检测的选择性和灵敏度，构建了多种污染物检测新方法，发表研究论文8篇，项目研究成果为环境健康的风险评估及污染物监测技术的开发应用奠定了基础，具有重要的理论和实用意义。