化學回收是減少塑料污染的一種很有前途的方法。對生產的納米塑料進行及時準確的尺寸分析是監測過程和評估化學回收質量的必要條件。


中南大學陽明輝和向娟開發了一種用于納米塑料尺寸評估的三明治型微電極傳感器。在微電極上修飾β-巰基乙胺以提高其表面正電荷密度。通過靜電相互作用將聚苯乙烯(PS)納米塑料捕獲在傳感器上。二茂鐵被用作電化學信標，并通過疏水相互作用連接到PS上。結果表明，傳感器的電流響應與PS顆粒尺寸呈非線性關系。微電極的尺寸分辨能力主要歸因于電極的小尺寸和由此產生的電場強度的衰減。對于不同粒徑的混合樣品，該方法可以提供準確的平均粒徑。通過有效的預處理工藝，該方法可以應用于不同表面性質的PS納米塑料，確保其在評估不同化學回收方法中的應用。相關工作以“Convenient Size Analysis of Nanoplastics on a Microelectrode”為題發表在國際著名期刊Analytical Chemistry上。


研究要點


要點1.作者構建了一種基于微電極的三明治方法，研究了NPs對傳感器的尺寸依賴性響應。傳感器由帶正電荷的β巰基乙胺修飾微電極組成。


要點2.聚苯乙烯(PS)NPs是廣泛存在于自然環境中的主要工業塑料之一，被用作檢測模型，并通過靜電相互作用在傳感器上捕獲。二茂鐵(Fc)被用作電化學信標并吸附在傳感器上的PS顆粒表面。


要點3.結果表明，在不同質量濃度下，電流響應與單分散PS的粒徑呈非線性關系。對于不同粒徑的混合樣品，該方法可以提供準確的平均粒徑。通過有效的預處理工藝，該方法可用于檢測不同表面性質的PS納米粒子。與傳統方法相比，該方法簡單、省時、易操作，不需要大型儀器。


所構建的微電極傳感器有望應用于使用不同化學回收方法產生的PS NPs的尺寸分析。


研究圖文

圖1.用于納米顆粒尺寸檢測的微電極傳感器的設計策略和可行性。

圖2.PS NPs的測定。

圖3.（A）均勻帶電圓盤電極軸上電場強度的示意圖。（B）NPs在均勻或衰減電場中(與電極的距離為1μm)所經歷的靜電吸引的詳細示意圖。（C）在傳統電極或微電極傳感器上，60和500 nm CaCl2分散的PS NPs(5 ng·mL-1)的峰值電流變化。

圖4.微電極傳感器對2 ng·mL-1標準60 nm PS和相同濃度的油、淀粉、40 nm SiO2和10μm PSMP的選擇性（A），以及對200 ng·mL-1無機和有機物質的選擇性（B）。