化学回收是减少塑料污染的一种很有前途的方法。对生产的纳米塑料进行及时准确的尺寸分析是监测过程和评估化学回收质量的必要条件。


中南大学阳明辉和向娟开发了一种用于纳米塑料尺寸评估的三明治型微电极传感器。在微电极上修饰β-巯基乙胺以提高其表面正电荷密度。通过静电相互作用将聚苯乙烯(PS)纳米塑料捕获在传感器上。二茂铁被用作电化学信标，并通过疏水相互作用连接到PS上。结果表明，传感器的电流响应与PS颗粒尺寸呈非线性关系。微电极的尺寸分辨能力主要归因于电极的小尺寸和由此产生的电场强度的衰减。对于不同粒径的混合样品，该方法可以提供准确的平均粒径。通过有效的预处理工艺，该方法可以应用于不同表面性质的PS纳米塑料，确保其在评估不同化学回收方法中的应用。相关工作以“Convenient Size Analysis of Nanoplastics on a Microelectrode”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。


研究要点


要点1.作者构建了一种基于微电极的三明治方法，研究了NPs对传感器的尺寸依赖性响应。传感器由带正电荷的β巯基乙胺修饰微电极组成。


要点2.聚苯乙烯(PS)NPs是广泛存在于自然环境中的主要工业塑料之一，被用作检测模型，并通过静电相互作用在传感器上捕获。二茂铁(Fc)被用作电化学信标并吸附在传感器上的PS颗粒表面。


要点3.结果表明，在不同质量浓度下，电流响应与单分散PS的粒径呈非线性关系。对于不同粒径的混合样品，该方法可以提供准确的平均粒径。通过有效的预处理工艺，该方法可用于检测不同表面性质的PS纳米粒子。与传统方法相比，该方法简单、省时、易操作，不需要大型仪器。


所构建的微电极传感器有望应用于使用不同化学回收方法产生的PS NPs的尺寸分析。


研究图文

图1.用于纳米颗粒尺寸检测的微电极传感器的设计策略和可行性。

图2.PS NPs的测定。

图3.（A）均匀带电圆盘电极轴上电场强度的示意图。（B）NPs在均匀或衰减电场中(与电极的距离为1μm)所经历的静电吸引的详细示意图。（C）在传统电极或微电极传感器上，60和500 nm CaCl2分散的PS NPs(5 ng·mL-1)的峰值电流变化。

图4.微电极传感器对2 ng·mL-1标准60 nm PS和相同浓度的油、淀粉、40 nm SiO2和10μm PSMP的选择性（A），以及对200 ng·mL-1无机和有机物质的选择性（B）。