近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院合肥智能機(jī)械研究所黃行九團(tuán)隊(duì)利用表面具有大量氧空位的tio2?x納米片實(shí)現(xiàn)對重金屬離子高靈敏的電化學(xué)檢測，詳細(xì)闡述了納米材料活性位點(diǎn)與電化學(xué)行為之間的構(gòu)效關(guān)系。此外，該研究還對重金屬離子檢測干擾機(jī)制進(jìn)行了深入的探索，并提出了“電子誘導(dǎo)干擾機(jī)制”原理。

納米材料已被廣泛應(yīng)用于電分析化學(xué)中，但在納米材料活性位點(diǎn)與電化學(xué)傳感機(jī)制的構(gòu)效關(guān)系上，仍缺乏原子層面的解釋。由于電化學(xué)分析原理的內(nèi)在原因，重金屬離子之間的相互干擾是電化學(xué)檢測領(lǐng)域中不可回避的問題。特別是當(dāng)兩種離子之間的溶出電勢差較小時(shí)，發(fā)生還原反應(yīng)中會(huì)共沉淀形成金屬間化合物，從而對待檢測離子產(chǎn)生干擾。在以往的報(bào)道中，當(dāng)兩種離子的溶出電勢差相差較大時(shí)，例如cu（ii）與cd（ii），其電勢差大約為700mv，也觀察到了干擾現(xiàn)象，其原因也歸結(jié)為富集過程所產(chǎn)生的共沉淀金屬間化合物。

在前期的工作中，黃行九團(tuán)隊(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了tio2表面摻雜氧空穴調(diào)控（001）晶面的表面電子結(jié)構(gòu)激發(fā)了惰性半導(dǎo)體納米材料對重金屬離子的檢測活性?；诖?，研究人員通過調(diào)控反應(yīng)物中hf的比例，制備了具有大量表面氧空位的tio2?x納米片。通過高分辨透射電子顯微鏡（hrtem）、x射線衍射（xrd）、拉曼光譜顯微成像、電子順磁共振（esr）、x射線光電子能譜（xps）等多種技術(shù)揭示了納米材料活性位點(diǎn)與電化學(xué)傳感性能的構(gòu)效關(guān)系。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，高能（001）晶面的暴露比例、氧空位濃度、表面－oh含量以及載流子濃度對電化學(xué)傳感有一定的促進(jìn)作用，但當(dāng)氧空位缺陷濃度過高時(shí)可能導(dǎo)致材料結(jié)晶性變低，抑制電子傳輸。在離子共存體系中，研究人員利用同步輻射技術(shù)（exafs），從原子層面上系統(tǒng)地闡述了cd（ii）對cu（ii）的干擾原因。研究表明，cd（ii）能夠促進(jìn)電子從tio2?x納米片表面向cu（ii）的轉(zhuǎn)移，同時(shí)，cu（ii）的存在增長了cu－o的鍵長，導(dǎo)致解吸能降低。這些發(fā)現(xiàn)為從原子層面上發(fā)展高靈敏納米材料和研究電化學(xué)檢測干擾機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。

相關(guān)研究成果發(fā)表在analytical chemistry上。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、中科院創(chuàng)新交叉團(tuán)隊(duì)等的資助及上海同步輻射裝置（bl14w1線站）的支持。

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