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

中南大學陽明輝和向娟開發(fā)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(jié)果表明，傳感器的電流響應與PS顆粒尺寸呈非線性關(guān)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(chǎn)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(zhì)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(guān)工作以“Convenient Size Analysis of Nanoplastics on a Microelectrode”為題發(fā)表在國際著名期刊Analytical Chemistry上。

研究要點

要點1.作者構(gòu)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(huán)境中的主要工業(yè)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(jié)果表明，在不同質(zhì)量濃度下，電流響應與單分散PS的粒徑呈非線性關(guān)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(zhì)的PS納米粒子。與傳統(tǒng)方法相比，該方法簡單、省時、易操作，不需要大型儀器。

所構(gòu)建的微電極傳感器有望應用于使用不同化學回收方法產(chǎn)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(jīng)歷的靜電吸引的詳細示意圖。（C）在傳統(tǒng)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(zhì)的選擇性（B）。