稠环芳烃类石墨烯特性自增敏的选择性光电分析方法研究

稠环芳烃（PAHs）持久性有机污染物，由于其结构非常稳定、难氧化等化学特性，难以直接采用便捷的电化学技术进行监测。基于PAHs自身稠环结构所具有的类石墨烯特性，本项目提出利用光催化氧化和电化学氧化在同一传感电极表面实现对PHAs快速高效的一体化氧化，获得灵敏的氧化电流信号；并巧妙利用PAHs的类石墨烯特性可能有助于促进光生电子空穴分离，在光电分析过程中显现出自增敏的作用，可实现PAHs高灵敏的光电分析。结合分子印迹技术，在构筑光催化剂时原位赋予PAHs分子印迹识别功能，可获得光电分析的选择性。研究拟将构筑出在优异电化学阳极掺硼金刚石上直立生长具有分子印迹功能化的光催化剂ZnO纳米棒结构的光电传感电极，建立PAHs自增强的光电一体化氧化分析新方法，详细考察其灵敏度和选择性。并阐述光电一体化氧化的分析机理，以及PAHs自增强与光-电氧化的协同机制。这一研究将开辟一种PAHs光电化学分析新方法。

稠环芳烃（PAHs）是一类具有稳定环状结构的难生物降解、易三致毒性的持久性有机污染物，在环境中分布广泛，对人体健康存在巨大威胁。探索高灵敏、高选择性、简单便捷的PAHs分析新方法具有重要的理论研究意义和应用前景。基于PAHs 自身稠环结构所具有的类石墨烯特性，本项目提出利用光催化氧化和电化学氧化在同一传感电极表面建立并实现对PHAs 快速高效的光电氧化分析的新思路。通过项目的实施，分别采用晶体诱导生长、水热合成、微球模板等方法，结合原位表面分子印迹技术，在BDD、TiO2 NTs 等基底电极上研制出具有高效光电氧化性能、特定PAHs选择识别能力、特征微观结构的PAHs光电分析传感电极，同时探索开发了光电传感电极的不同制备方法；采用电化学、光电化学、谱学等方法，对所构筑的光电传感电极的表面理化性质、结构特征及其电化学、光电化学性质进行表征与研究；建立了针对萘、芘、苯并[a]芘等具有不同苯环数目的PAHs的选择性高灵敏光电分析新方法，实现对多种PAHs分子的高灵敏光电分析，并详细考察了方法的选择性与灵敏度；还进一步结合光电流响应谱、光电阻抗谱、光电分子轨道理论计算等研究手段，深入探索PAHs的稠环分子共轭结构对光电分析的自增敏机制，以及所建立的光电分析方法的光-电氧化的协同机制。这些研究成果不仅为PAHs的监测开辟了一种新的光电分析方法，而且为分子印迹功能化光电传感器及光电分析方法在环境污染物的高灵敏检测、特异性识别等方面的应用提供了一些新的实验方法和理论。项目执行期间，发表标注基金资助 (21107081) 的SCI收录论文9篇，其中在Environ. Sci. Technol.、Electrochimica Acta等杂志上影响因子大于5.0的3篇，影响因子大于4.0的3篇；申请国家发明专利3项，其中已获得授权1项。