近期，智能所黃行九研究員與林楚紅副研究員等在水中重金屬的共同檢測方面取得新發(fā)現(xiàn)：通過結(jié)合電化學(xué)實(shí)驗(yàn)與電極過程動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算，解釋了電分析檢測重金屬Cd(II)和Cu(II)時(shí)存在的相互干擾機(jī)制。相關(guān)成果以Metal Replacement Causing Interference in Stripping Analysis of Multiple Heavy Metal Analytes:Kinetic Study on Cd(II)and Cu(II)Electroanalysis via Experiment and Simulation為題發(fā)表在美國化學(xué)學(xué)會(huì)Analytical Chemistry雜志上。

      電分析方法可以快速定性定量檢測水中痕量重金屬離子，一直廣受國內(nèi)外研究開發(fā)的重視。然而對(duì)水中多種共存重金屬離子的檢測長期以來存在不可避免的相互干擾問題，目前對(duì)于多組分重金屬存在時(shí)的干擾機(jī)制產(chǎn)生原因尚不明確，多組分的相互干擾常常造成對(duì)分析物濃度的錯(cuò)誤判斷和對(duì)電極材料的錯(cuò)誤選擇，極大阻礙了電分析方法檢測重金屬離子的有效性和可靠性。

      文獻(xiàn)報(bào)道當(dāng)溶出電位相差>200mV時(shí)，溶出信號(hào)不應(yīng)相互影響，但在未加修飾的玻碳電極上，研究人員發(fā)現(xiàn)溶出電位相差700mV的重金屬離子Cd(II)和Cu(II)在共同檢測時(shí)依然會(huì)出現(xiàn)信號(hào)干擾，觀察到Cd信號(hào)的削弱和Cu信號(hào)的大幅增強(qiáng)。為了解釋這一現(xiàn)象，智能所研究人員通過對(duì)陽極方波溶出信號(hào)的分析模擬，得到Cd(II)和Cu(II)在單獨(dú)檢測和共同檢測過程中動(dòng)力學(xué)參數(shù)變化，發(fā)現(xiàn)Cd、Cu在共同檢測中出現(xiàn)信號(hào)干擾的.主要原因在于共同沉積過程中Cu(II)離子取代已沉積在電極表面的Cd，從而導(dǎo)致溶出Cd數(shù)量減少而Cu數(shù)量增加。這項(xiàng)針對(duì)重金屬電分析檢測的基礎(chǔ)研究不僅提供了重金屬離子共同沉積時(shí)導(dǎo)致信號(hào)干擾的作用機(jī)制，還為設(shè)計(jì)抗干擾的檢測界面提供了有效的理論指導(dǎo)。

      該工作得到了國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、青年項(xiàng)目、中國科學(xué)院百人計(jì)劃、博士后創(chuàng)新人才支持計(jì)劃、中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院“十三五”規(guī)劃重點(diǎn)支持項(xiàng)目、安徽省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。

      (a)重金屬Cd(II),Cu(II)共沉積示意圖;(b)Cd,Cu和二者共同檢測時(shí)的陽極伏安信號(hào);(c)共同檢測Cd、Cu時(shí)的電化學(xué)信號(hào)(實(shí)線)及理論模擬(虛線);(d)共同沉積Cd、Cu時(shí)的掃描隧道顯微鏡照片，藍(lán)色線標(biāo)記了Cd沉積物。