合肥研究院揭示缺陷型纳米材料活性位点电化学传感机制构效关系

  • 栏目:新葡亰仪器仪表 时间:2019-12-15 10:32
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澳门葡亰娱乐场手机版,澳门新葡亰网站注册,近期,智能所黄行九研究员与林楚红副研究员等在水中重金属的共同检测方面取得新发现:通过结合电化学实验与电极过程动力学模拟计算,解释了电分析检测重金属Cd和Cu时存在的相互干扰机制。相关成果以Metal Replacement Causing Interference in Stripping Analysis of Multiple Heavy Metal Analytes: Kinetic Study on Cd and Cu Electroanalysis via Experiment and Simulation为题发表在美国化学学会Analytical Chemistry杂志上。 电分析方法可以快速定性定量检测水中痕量重金属离子,一直广受国内外研究开发的重视。然而对水中多种共存重金属离子的检测长期以来存在不可避免的相互干扰问题,目前对于多组分重金属存在时的干扰机制产生原因尚不明确,多组分的相互干扰常常造成对分析物浓度的错误判断和对电极材料的错误选择,极大阻碍了电分析方法检测重金属离子的有效性和可靠性。 文献报道当溶出电位相差>200mV时,溶出信号不应相互影响,但在未加修饰的玻碳电极上,研究人员发现溶出电位相差700mV的重金属离子Cd和Cu在共同检测时依然会出现信号干扰,观察到Cd信号的削弱和Cu信号的大幅增强。为了解释这一现象,智能所研究人员通过对阳极方波溶出信号的分析模拟,得到Cd和Cu在单独检测和共同检测过程中动力学参数变化,发现Cd、Cu在共同检测中出现信号干扰的最主要原因在于共同沉积过程中Cu离子取代已沉积在电极表面的Cd,从而导致溶出Cd数量减少而Cu数量增加。这项针对重金属电分析检测的基础研究不仅提供了重金属离子共同沉积时导致信号干扰的作用机制,还为设计抗干扰的检测界面提供了有效的理论指导。 该工作得到了国家自然科学基金重点项目、青年项目、中国科学院百人计划、博士后创新人才支持计划、中国科学院合肥物质科学研究院“十三五”规划重点支持项目、安徽省自然科学基金等项目的支持。 图:重金属Cd,Cu共沉积示意图;Cd,Cu和二者共同检测时的阳极伏安信号;共同检测Cd、Cu时的电化学信号及理论模拟共同沉积Cd、Cu时的扫描隧道显微镜照片,蓝色线标记了Cd沉积物。

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标签: 重金属

近期,中国科学院合肥物质科学研究院合肥智能机械研究所黄行九团队利用表面具有大量氧空位的TiO2?x纳米片实现对重金属离子高灵敏的电化学检测,详细阐述了纳米材料活性位点与电化学行为之间的构效关系。此外,该研究还对重金属离子检测干扰机制进行了深入的探索,并提出了“电子诱导干扰机制”原理。

纳米材料已被广泛应用于电分析化学中,但在纳米材料活性位点与电化学传感机制的构效关系上,仍缺乏原子层面的解释。由于电化学分析原理的内在原因,重金属离子之间的相互干扰是电化学检测领域中不可回避的问题。特别是当两种离子之间的溶出电势差较小时,发生还原反应中会共沉淀形成金属间化合物,从而对待检测离子产生干扰。在以往的报道中,当两种离子的溶出电势差相差较大时,例如Cu与Cd,其电势差大约为700mV,也观察到了干扰现象,其原因也归结为富集过程所产生的共沉淀金属间化合物。

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