基于光催化的智能手机辅助便携式比色装置用于现场Cr(VI)检测

《Microchemical Journal》：A portable photocatalysis-based, smartphone-assisted colorimetric device for on-site Cr(VI) detection

本文报道了一种基于光催化（CACN）和智能手机辅助的便携式比色装置，用于现场快速检测Cr(VI)。该装置集成紫外光源、样品室和智能手机，通过3D打印技术制备，利用XTT显色底物在光催化下生成橙色甲臜（formazan），Cr(VI)通过竞争光电子使颜色褪去，实现高灵敏度检测（检测限达0.59 μmol L?1），为环境及含铬废水监测提供了便携解决方案。

　　

Highlight

光催化比色法检测Cr(VI)的机理

已有报道表明，XTT可在可见光照射下被CACN（cyanamide-functionalized carbon nitride）催化还原生成橙色甲臜。由于CACN的主要吸收波段位于紫外区，其在紫外光下的光催化能力比可见光区更强。本研究利用这一光催化反应，以紫外光为光源，开发了一种Cr(VI)比色检测方法。在紫外光照射下，CACN被激发产生光生电子和空穴。XTT捕获光生电子被还原为橙色甲臜，溶液呈现明显橙色。当存在Cr(VI)时，Cr(VI)与XTT竞争捕获光生电子，被还原为Cr(III)，从而抑制XTT还原为甲臜的反应，导致橙色褪去。随着Cr(VI)浓度增加，溶液颜色逐渐变浅，据此可实现Cr(VI)的定量检测。

结论

本文提出了一种基于光催化、智能手机辅助的比色装置用于Cr(VI)检测。该装置小巧便携、成本低廉，非常适用于环境样品的现场检测。检测过程简便、快速（仅需5分钟），所需样品体积极小（10 μL）。该便携式比色装置在环境样品中检测Cr(VI)的可行性已得到验证，具有可接受的准确度、良好的精密度和选择性，为环境中Cr(VI)的现场检测提供了有力工具，同时也拓展了光催化在传感领域的应用。