Engineering boron and nitrogen codoped carbon nanoarchitectures to tailor molecularly imprinted polymers for PFOS determination

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作者
Mattia Pierpaoli,Małgorzata Szopińska,Adrian Olejnik,Jacek Ryl,Sylwia Fudała-Książek,Aneta Łuczkiewicz,Robert Bogdanowicz
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier]
卷期号:458: 131873-131873 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2023.131873
摘要

Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) have gained significant attention as emerging contaminants due to their persistence, abundance, and adverse health effects. Consequently, the urgent need for ubiquitous and effective sensors capable of detecting and quantifying PFAS in complex environmental samples has become a priority. In this study, we present the development of an ultrasensitive molecularly imprinted polymer (MIP) electrochemical sensor tailored by chemically vapour-deposited boron and nitrogen codoped diamond-rich carbon nanoarchitectures for the selective determination of perfluorooctanesulfonic acid (PFOS). This approach allows for a multiscale reduction of MIP heterogeneities, leading to improved selectivity and sensitivity in PFOS detection. Interestingly, the peculiar carbon nanostructures induce a specific distribution of binding sites in the MIPs that exhibit a strong affinity for PFOS. The designed sensors demonstrated a low limit of detection (1.2 μg L-1) and exhibited satisfactory selectivity and stability. To gain further insights into the molecular interactions between diamond-rich carbon surfaces, electropolymerised MIP, and the PFOS analyte, a set of density functional theory (DFT) calculations was performed. Validation of the sensor's performance was carried out by successfully determining PFOS concentrations in real complex samples, such as tap water and treated wastewater, with average recovery rates consistent with UHPLC-MS/MS results. These findings demonstrate the potential of MIP-supported diamond-rich carbon nanoarchitectures for water pollution monitoring, specifically targeting emerging contaminants. The proposed sensor design holds promise for the development of in situ PFOS monitoring devices operating under relevant environmental concentrations and conditions.
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