智能所发现纳米材料的选择性电化学行为与吸附性能相关

　　纳米结构材料已经被广泛地应用于增强电化学分析信号，然而研究人员通常将这种增强的电化学分析信号(电流和灵敏度)简单地归因于纳米结构材料比表面积增加的一种表现，因此纳米材料增强分析行为本质的研究一直是分析化学工作者所关注的重点之一。

　　近期，中科院合肥物质科学研究院智能所仿生功能材料与传感器件研究中心973首席科学家刘锦淮研究员和中科院“引进海外杰出人才”黄行九研究员率领的课题组将电化学技术与理论计算模拟手段相结合，深入探讨了纳米结构材料高灵敏度和高选择性响应的内在机制。科研人员巧妙利用不导电的纳米结构材料即片状磷酸锆(a-ZrP：重金属离子吸附剂)作为电极，研究了该材料对水中重金属离子Pb2+的电化学选择性;同时结合理论计算模拟手段，对此选择性的电化学行为进行了科学的论证。科研人员经过一系列论证表明，纳米结构材料的选择性电化学行为与其选择性的吸附性能之间具有一致性。评审人认为该工作对于揭示纳米材料的电化学行为具有极其重要的科学意义。相关研究成果以全文发表在美国化学会《分析化学》上(Anal. Chem., DOI: 10.1021/ac3037014)。

　　此外，该课题组科研人员还利用非贵金属电极即四氧化三铁磁性纳米颗粒与离子液体复合物，实现了近中性条件下对饮用水中三价砷的高灵敏检测。四氧化三铁纳米颗粒对三价砷的吸附作用对检测起到了重要作用。该体系不仅克服了以往贵金属电极体系下的强酸条件，而且灵敏度和检测下限均优于贵金属电极。该研究成果也以全文发表在美国化学会《分析化学》上(Anal. Chem., 2013, 85, 2673-2680)。

　　以上研究工作得到了国家重大科学研究计划项目和中科院“引进海外杰出人才”百人计划项目等的支持。

剥离的a-ZrP修饰电极实现对水中重金属离子Pb²⁺的高选择性检测原理图