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開發(fā)污染物檢測(cè)應(yīng)用 一次環(huán)保與稀土的雙贏
2021年03月01日 09:12:08
來源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：5428
近日，稀土高新區(qū)正式實(shí)施“稀土超分子傳感材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)”項(xiàng)目，旨在推動(dòng)我國(guó)稀土功能材料應(yīng)用技術(shù)研究開發(fā)，從而進(jìn)一步拓展北方稀土產(chǎn)業(yè)鏈。該項(xiàng)目將用稀土材料研發(fā)制備高靈敏和高選擇性的污染物傳感器，主要用于廢水、廢氣中有機(jī)物小分子、重金屬離子及揮發(fā)胺等的污染物的檢測(cè)。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)動(dòng)態(tài)】稀土是不可再生的稀缺性戰(zhàn)略資源，而我國(guó)是稀土資源儲(chǔ)量豐富、產(chǎn)量多且能供應(yīng)全部稀土元素的國(guó)家，所以稀土也成為我國(guó)貿(mào)易的與談判的重要籌碼，并因之聞名于眾。我們不一定知道稀土的具體應(yīng)用，但一定知道我國(guó)把握著世界稀土貿(mào)易的命脈。
稀土在眾多尖端科技領(lǐng)域和軍工領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，因此也被稱為“工業(yè)維生素”和“新材料之母”。我國(guó)雖然是稀土大國(guó)，但是系統(tǒng)性研究、應(yīng)用水平仍與國(guó)外有較大差距。曾經(jīng)“挖土賣土”的粗放型資源開發(fā)模式不僅開發(fā)不出稀土的價(jià)值，反而使稀土的銷售受制于人。近年來，我國(guó)不斷稀土科研能力，推進(jìn)稀土應(yīng)用技術(shù)研發(fā)與轉(zhuǎn)化，逐漸從稀土大國(guó)向稀土強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變。在世界稀土之都包頭建設(shè)的稀土高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)就是其中的重要力量。
近日，稀土高新區(qū)正式實(shí)施“稀土超分子傳感材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)”項(xiàng)目，旨在推動(dòng)我國(guó)稀土功能材料應(yīng)用技術(shù)研究開發(fā)，從而進(jìn)一步拓展北方稀土產(chǎn)業(yè)鏈。該項(xiàng)目將用稀土材料研發(fā)制備高靈敏和高選擇性的污染物傳感器，主要用于廢水、廢氣中有機(jī)物小分子、重金屬離子及揮發(fā)胺等的污染物的檢測(cè)。
污染物檢測(cè)一直是環(huán)保工作的重點(diǎn)內(nèi)容，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染情況，為治理提供必要的數(shù)據(jù)支持。在目前的環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)中，基于熒光的化學(xué)檢測(cè)方法是一種重要的連續(xù)分析測(cè)量技術(shù)。其中熒光傳感器不僅具有操作簡(jiǎn)單、成本低等特點(diǎn)，還有很高的選擇性和靈敏度，因此是環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的熱點(diǎn)研究對(duì)象。
熒光傳感器的難點(diǎn)在于合適的構(gòu)筑材料難以尋找。而稀土基傳感材料由于稀土離子電子層結(jié)構(gòu)獨(dú)特，具有發(fā)射譜帶較窄、熒光壽命較長(zhǎng)、色純度高等特點(diǎn)，可以有效克服來源于檢測(cè)體系的背景熒光，提高檢測(cè)的靈敏度和精確度。
然而稀土基傳感材料的開發(fā)也存在不少問題，材料的滲透性、器件的制造以及性能都是其作為傳感器材料的難點(diǎn)。尤其是滲透性，傳感器的工作原理對(duì)材料的滲透性要求較高，而稀土金屬有機(jī)框架雖然具有多孔和明確的通道，但通道內(nèi)的溶劑分子卻會(huì)對(duì)目標(biāo)分子的進(jìn)入造成阻礙，影響傳感性能的實(shí)現(xiàn)。如果去除溶劑分子則會(huì)導(dǎo)致材料的框架崩潰，是薄膜難以成型。因此以往很少有稀土材料作為污染物檢測(cè)傳感器開發(fā)。
這是一個(gè)新的領(lǐng)域，如果能夠研發(fā)出可行的成果對(duì)于推動(dòng)我國(guó)的稀土應(yīng)用的發(fā)展、拓展稀土產(chǎn)業(yè)鏈將有重要作用。“稀土超分子傳感材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)”項(xiàng)目的研究人員從生物酶的超分子結(jié)構(gòu)中獲得靈感，將稀土超分子籠作為突破方向。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)以三苯胺作為面式配體，以稀土銪離子為頂點(diǎn)，構(gòu)筑了一種具有空穴結(jié)構(gòu)的稀土四面體籠超分子材料，并旋涂方法制備成薄膜。通過實(shí)驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)證明，該材料能夠很好地檢測(cè)有機(jī)物小分子、重金屬離子及揮發(fā)胺，可以彌補(bǔ)熒光傳感器在這一方面的缺陷。
這一研究成果一方面拓展了熒光傳感器在污染物檢測(cè)中的應(yīng)用，使廢水廢氣中有機(jī)物小分子、重金屬離子及揮發(fā)胺的檢測(cè)更加快速簡(jiǎn)單；另一方面，稀土材料成為熒光傳感器的構(gòu)筑材料，提升了稀土產(chǎn)品的附加價(jià)值，是我國(guó)稀土應(yīng)用研發(fā)的進(jìn)步，對(duì)于我國(guó)稀土產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。
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