完成单位：中国科学院合肥物质科学研究院

完成人：黄行九、杨猛、郭正、李培华、李遗祥、江敏、李珊珊

1、成果简介

围绕纳米结构材料对重金属污染物电化学分析的增强行为、电分析行为中的干扰等科学问题，可控合成均一、具有特殊表面理化性质的活性位点敏感界面，结合实验电化学、理论计算、大科学同步辐射装置等手段，阐明纳米材料的表面理化特性如晶相、缺陷、表面离子循环等对重金属污染物的氧化还原行为的影响规律，揭示其构效关系在增强电化学分析行为中的作用机理。

2、创新点

（1） 提出了以纳米材料的晶相特性构建电化学敏感界面的方法，从原子水平上阐明了重金属污染物在纳米材料不同晶相表面的作用机理；

（2）揭示了金属氧化物纳米材料的缺陷、表面不同价态离子循环增强电化学分析行为的传感机制；

（3）首次将激光诱导击穿光谱等光谱技术与电化学方法联用，克服电分析方法中共存离子的干扰问题，实现了复杂背景下污染物的原位准确分析。

3、科学价值

（1）从原子/分子层面上揭示了金属氧化物纳米材料不同晶相对电化学行为的影响机制，为可控设计特定晶相的纳米材料用于电化学分析检测提供了有效的理论支持；

（2）通过研究晶体缺陷参与催化的电化学分析过程，发现了电子状态调制与电子诱导干扰效应，对发展缺陷型导电性较差的纳米结构材料构筑电化学敏感界面具有重要理论指导作用，也为研究重金属污染物之间的相互干扰机制提供了一种新思路；

（3）通过对铁基氧化物纳米材料表面不同价态离子循环的研究，阐明了重金属污染物在铁基氧化物纳米材料表面氧化还原过程中的电子转移过程，对理解纳米电化学电极过程及构筑有效的电化学敏感界面具有重要的理论指导意义；

（4）通过将电化学方法与光谱技术联用，能够对重金属污染物进行水下原位分析，研究成果对发展光谱-电化学方法，实现实时在线准确分析成分复杂的实际水样中重金属污染物具有重要的科学意义。

4、社会经济效益

本项目在环境中重金属污染物的纳米电化学分析新原理、新方法方面取得了重要的研究成果，为设计和构筑纳米电化学传感器件、开发水质监测仪器提供了理论基础和技术支撑，也将带来巨大的社会经济效益。

5、应用前景

基于本项目研究成果开发的环境重金属污染物分析与监测仪器灵敏度与准确度高，可应用于实际环境中重金属污染物的快速筛查与现场监测，具有广阔的应用前景。