三级组装传感器检测大气中羟基自由基

Until now there is no fast, simple, online detection method and device for hydroxyl radical which is intermediates of atmospheric photochemical reaction and key material for forming PM2.5. The establishment of this detection method plays an important role in the study of formation mechanism of PM2.5, control of PM2.5 and source analysis of PM2.5. This project will explore a new method for the detection of hydroxyl radical using three level assembly sensors. The first level assembly refers to the assembly of conductive micron wire or micron hole(with microlevel). The second level assembly refers to the assembly of nanoparticle materials on the primary assembly substrate surface (with nanolevel). The third level assembly refers to mixed assembly of hydroxyl radical catcher molecules on surface of primary and second assembly (with picolevel). Three level assembly sensor can achieve good permeability to air, the largest collection rate to hydroxyl radical， fast electron transfer kinetics and good selectivity and sensitivity for detection. The project will investigate the synthesis, assembly process and structure characterization of three level assembly materials, the synthesis and trapping efficiency of capture molecules, electrochemical properties and response characteristics of sensor, disposable sensor preparation and performance optimization etc.

大气中光化学反应的中间体、PM2.5形成的关键性物质-羟基自由基的检测至今还没有快速、简便、可在线的检测方法和设备。此种检测方法的建立为研究PM2.5形成的机理、监控PM2.5及PM2.5的源分析发挥重要作用。本项目研究三级组装传感器检测羟基自由基的新方法。一级组装指导电微米丝或导电微米孔的组装（微米级），二级组装指在一级组装基体表面组装纳米材料（纳米级），三级组装指在一和二级组装材料表面混合组装羟基自由基捕集分子（皮米级）。三级组装传感器可以实现对空气具有良好的通透性、对羟基自由基的捕集有最大的捕集率、对电子的传递有较快的速度和对检测有良好的选择性和灵敏度。研究三级组装材料的合成与组装过程及结构表征，研究捕集分子的合成与捕集效率，研究传感器的电化学性质和响应特征，研究一次性传感器的制备、性能优化和快速在线的检测等。

该项目围绕任务书计划展开进行。本项目的主要研究内容包括：（1）捕捉分子的设计、选择、空气中羟基自由基的捕集装置及捕集效率的研究。研究了羟基自由基捕获剂的衍生化及其在电极表面的固定和电化学性质，捕获剂与羟基自由基反应前后的电化学性质差异以及对空气羟基自由基测定的可行性，基于捕获剂电化学性质的变化，设计了捕集装置，利用捕集装置对扬州市空气中羟基自由基的浓度进行了测定。（2）用于二级组装的纳米材料的合成、结构表征及性能研究。通过水热法、溶液法、电化学方法等合成了不同形貌、不同组成、不同性质的纳米颗粒，如金属框架有机化合物、纳米颗粒、纳米片等，研究了这些纳米颗粒在电极表面的组装及电化学应用。（3）优化了组装传感器的基底，选择具有良好的导电性及气体通透性的碳纸作为电极基底，将第二部分工作中所制备的纳米颗粒通过自组装等方式组装到基底电极上，再组装捕集分子，形成的三级组装体。该组装体集空气中羟基自由基的采样和测定为一体，简化了大气羟基自由基的测定过程。研究了三级组装传感器的构建、表征、电化学性质及羟基自由基在线测定，利用该项目构建的传感器系统对不同天气状态下的空气羟基自由基进行了测定，并与荧光法进行了比较，结果表明该系统可以在较短的采样时间中方便快速的对大气羟基自由基的含量变化进行测定。该项目共发表文章SCI 收录论文38篇，申请专利四项，已授权一项；培养博士生3名，硕士生3名，毕业2名博士生和3名硕士生。