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纳米材料增强电化学性能的机制助力水中微污略

2020/10/16 来源:随州信息港

导读

纳米材料增强电化学性能的机制 助力水中微污染物高灵敏检测5月20日,记者了解到,中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所博士后杨猛等人

纳米材料增强电化学性能的机制 助力水中微污染物高灵敏检测

5月20日,记者了解到,中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所博士后杨猛等人发现多孔花状的NiO/rGO纳米复合材料表面Ni(II)/Ni(III)循环增强电分析性能,并实现了对水中微污染物Pb(II)的高灵敏检测。相干成果发表在Sensors and Actuators B: Chemical 杂志上。

突出部分

利用多孔花状nio/rgo纳米复合材料实现了pb(ii)的敏感电化学检测。

良好的吸附和表面的ni(ii)/ni(iii)周期nio/rgo改良了电化学性能。

所设计的电化学传感器具有较高的抗干扰能力。

该方法成功地应用于实际废水样品中的pb(ii)检测。

本文结合氧化石墨烯(氧化石墨烯)的高吸附性和导电性,利用多孔花状纳米复合材料修饰玻璃碳电极(gc据传e)构建了电化学传感界面。采取方波阳极剥离伏安法(swasv),在92.81μmμa−1的高灵敏度和0.01μm的低检测极限下,得到了pb(ii)的检测结果。公道的提高电化学性能的敏感机制是纳米纳米复合材料表面优异的吸附能力和镍(ii)/ni(iii)循环能改进电化学检测信号。该方法对cd(ii)、cu(ii)、hg(ii)共存中pb(ii)的测定具有较高的抗干扰性。通过反复实验,验证了该方法的良好稳定性和重现性。并对合肥市陶冲废水处理厂实际水样中的pb(ii)浓度进行了分析和准确计算。结果表明,在电化学传感器中,nio/rgo纳米复合材料作为一种极有希望的电极修饰剂可用于pb(ii)的检测。

镍基金属氧化物微/纳结构材料由于其特有的催化、吸附和磁学等性能而遭到广泛的关注,其在电化学分析检测重金属离子中也有着广泛的运用。长期以来,电化学分析都以寻求高的灵敏度和低的检测限为目标,而其中增强电化学性能的敏感机制却不明确,揭露纳米材料增强电化学性能的机制,并探索其物性与检测重金属离子电化学行动之间的关系对构筑敏感界面具有重要的指导意义。

基于NiO/rGO 纳米复合材料优秀吸附性能及表面Ni(II)/Ni(III)灵敏检测Pb(II)的示意图

基于此,研究人员将具有良好导电性的还原氧化石墨烯(rGO)与NiO复合,制备了多孔花状NiO/rGO纳米复合材料,利用其构筑的电化学敏感界面实现了对污水中Pb(II)的灵敏检测。通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)等多种技术揭露了NiO/rGO纳米复合材料活性位点与电化学传感性能的构效关系。

另外,XPS分析和电化学实验证明了表面活性Ni(II)是以Ni(II)/Ni(III)循环参与到Pb(II)的氧化还原中,从而提高检测Pb(II)的灵敏度。rGO的引入,使得NiO/rGO的导电性明显提高,使得Ni(II)/Ni(III)循环引诱产生的自由电子转移效率提高,得到更强溶出电流信号。该工作验证了NiO/rGO纳米复合材料中Ni(II)/Ni(III)离子循环在重金属离子检测中作为氧化还原通道,有效增强电化学分析性能的机制。研究结果为开发新型氧化物纳米材料用于高灵敏检测水环境中的重金属离子提供新的思路。

该研究工作得到博士后创新人才支持计划、国家自然科学基金重点项目、合肥研究院“10三五”计划重点支持项目等的支持。

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