合肥研究院利用光谱电化学方法实现大米Cd(II)无干扰检测

　　近期，中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所研究员黄行九和合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所研究员赵南京通过将电化学方法与激光诱导击穿光谱（LIBS）结合实现对大米中微污染物Cd(II)无干扰的检测。该工作在利用光学-电化学方法联用实现复杂样品中重金属离子准确检测方面具有重要的科学意义，相关研究成果已发表在工程技术期刊《电化学学报》上（Electrochimica Acta 2016, DOI:http://dx.doi.org/doi:10.1016/j.electacta.2016.09.016）。

　　近年来，大米安全问题一直备受关注。在中国市场上，约有10%的大米存在Cd(II)污染问题，考虑到Cd(II)对人体健康的高危害，准确检测大米中Cd(II)的含量对保障大米安全至关重要。但大米中成分复杂多样，一些共存离子的含量甚至是Cd(II)含量的几百倍，如何实现大米中Cd(II)无干扰的检测是目前研究者需要克服的问题。在传统的检测方法中电化学方法可以被用于大米中Cd(II)的检测，然而这些工作都无法克服来自共存离子Cu(II)和Mn(II)的干扰。因此，智能所和安光所的研究人员联合攻关致力于利用新的检测平台以提高大米中Cd(II)检测的准确性和选择性。

　　研究人员通过将电化学方法与LIBS联用实现对大米中痕量Cd(II)的无干扰检测。首先，利用电化学方法使大米消解液中Cd(II)以Cd(0)的形式富集在工作电极表面，然后利用LIBS对工作电极上的Cd(0)进行定量分析，最终得到大米中Cd(II)的含量。在该方法中，氧化石墨烯(GO)通过层层组装的方法修饰在工作电极表面以提高Cd(II)电富集的效率。在pH = 6.0的弱酸条件下，GO表面的羧基(COOH)去质子化形成COO-使得GO表面带负电荷。电化学富集过程中，对工作电极施加的负电压会在电极周围形成负电场，Cd(II)在电场的驱动下从溶液中转移到工作电极上，并通过静电吸引力吸附在GO表面，随后这些Cd(II)被还原成Cd(0)固定在工作电极表面。

　　大米消解液中成分复杂多样，主要有Ca(II), Cu(II), Mg(II), Mn(II), Na(I), Zn(II), Ni(II)和K(I)，干扰实验结果证明这些离子对Cd(II)的LIBS检测均无明显影响。此外，电化学方法与LIBS联用将传统LIBS方法的检测下限降低了3个数量级，灵敏度提高了近3个数量级。该研究成果对改善传统LIBS的检测性能，以及对准确检测环境复杂样品中痕量无机污染物含量提供了新思路。

　　该研究工作得到了国家重大科学研究计划项目和国家自然科学基金等项目的支持。

电化学方法与激光诱导击穿光谱联用在层层组装氧化石墨烯上检测大米中微量Cd(II)的示意图