獲獎(jiǎng)項(xiàng)目簡介
2022年CAIA獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)：碳基納米材料的設(shè)計(jì)合成及在環(huán)境樣品處理和色譜分離中的應(yīng)用
完成單位：中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所
完成人：陳佳；邱洪燈；趙亮；李湛；肖靜
成果簡介：隨著全球經(jīng)濟(jì)和工業(yè)化的快速發(fā)展和推進(jìn)，環(huán)境問題已成為當(dāng)今世界面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一，尤其是近年來頻發(fā)的環(huán)境污染事故嚴(yán)重危及人類健康。然而環(huán)境污染物的分離分析普遍存在樣品基質(zhì)復(fù)雜、前處理過程繁瑣、含量低、分離難等問題。因此，開發(fā)可用于復(fù)雜基質(zhì)中污染物的高靈敏檢測和高選擇性分離的新材料新方法顯得尤為重要。本項(xiàng)目通過將分析化學(xué)與環(huán)境化學(xué)、材料化學(xué)等學(xué)科交叉融合，創(chuàng)新性地制備了基于多孔石墨烯、多孔碳、共價(jià)有機(jī)框架材料、碳點(diǎn)在內(nèi)的多種高性能碳基納米材料，結(jié)合樣品處理和色譜分離技術(shù)，成功應(yīng)用于復(fù)雜介質(zhì)中典型環(huán)境污染物的快速吸附、高效降解、高選擇分離和高靈敏檢測，在新材料、新原理與新方法上取得了系列原創(chuàng)性的研究成果，豐富了環(huán)境分析化學(xué)的研究內(nèi)涵，推動(dòng)了環(huán)境樣品分離分析技術(shù)的發(fā)展，符合“十四五”規(guī)劃“全面推進(jìn)健康中國建設(shè)”要求。已在Advanced Functional Materials、Green Chemistry、Environmental Pollution、Environmental Science: Nano、Analytical Chemistry、Chemical Communications等高水平期刊發(fā)表論文50篇，多次應(yīng)邀在TrAC Trends in Analytical Chemistry、Green Energy & Environment、Chemical Engineering Journal等期刊撰寫關(guān)于碳基納米材料在樣品處理和色譜分離方面的評(píng)述文章。申請(qǐng)國家發(fā)明專利19件，授權(quán)專利10件，部分成果已進(jìn)行轉(zhuǎn)化。系列工作先后獲中國科學(xué)院、中國科學(xué)報(bào)、科學(xué)網(wǎng)、分析人、X-MOL、網(wǎng)易等公眾號(hào)和新聞媒體的廣泛關(guān)注和宣傳報(bào)道。
創(chuàng)新點(diǎn)及科學(xué)價(jià)值：本項(xiàng)目圍繞具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型碳基納米材料樣品處理與色譜分離介質(zhì)制備新原理、新技術(shù)和新方法，致力于解決環(huán)境樣品分離分析過程的關(guān)鍵科學(xué)問題和技術(shù)難題，開展了從原理創(chuàng)新到系統(tǒng)、深入應(yīng)用研究，取得系列原創(chuàng)性的創(chuàng)新成果：
1）碳基納米材料的設(shè)計(jì)合成用于環(huán)境樣品處理
樣品處理作為復(fù)雜樣品分析過程中最為關(guān)鍵的一環(huán)，具有耗時(shí)、操作繁瑣且易引入分析誤差的特點(diǎn)，已成為制約分析結(jié)果的瓶頸。材料科學(xué)的發(fā)展成為解決樣品處理技術(shù)發(fā)展瓶頸的重要手段。采用重離子輻照、部分燃燒法等新技術(shù)和新策略，創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)合成系列形貌、孔徑可控的多孔碳材料，解決傳統(tǒng)制備過程存在操作繁瑣、耗時(shí)等問題。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合多重限域策略、溶劑熱法制備出十余種多孔碳復(fù)合材料，發(fā)展近二十種環(huán)境友好的樣品處理技術(shù)，有效降低/消除基質(zhì)干擾效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜基質(zhì)中痕量目標(biāo)污染物的選擇性富集、高效吸附分離與高靈敏檢測。
2）碳基納米材料色譜分離介質(zhì)的設(shè)計(jì)合成用于環(huán)境樣品分離
色譜法作為復(fù)雜樣品分離分析最常用和最有效的方法之一，其核心是高效色譜填料（分離介質(zhì)）的研制。采用原位生長法、表面鍵合法等，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)并研制二十余種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型碳基納米材料色譜分離介質(zhì)，用于環(huán)境樣品中有機(jī)污染物的快速、高選擇性分離。豐富了色譜分離介質(zhì)的種類，推動(dòng)了色譜新材料在環(huán)境樣品分離分析領(lǐng)域的應(yīng)用，為復(fù)雜環(huán)境樣品中痕量污染物的快速、高選擇性分離提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。
社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益：本項(xiàng)成果擁有系列自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型碳基納米材料樣品處理與色譜分離介質(zhì)制備技術(shù)，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，并已在南京、廈門等地的多家公司進(jìn)行推廣銷售。
應(yīng)用前景：在材料科學(xué)、環(huán)境樣品處理、新型色譜分離介質(zhì)等研究領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
