完成单位：中国科学院合肥物质科学研究院、中国科学院上海高等研究院

完成人：杨猛，李丽娜，李培华，陈石华，黄行九

成果简介：

发展高效的电化学敏感界面用于环境中重金属污染物的检测是电分析化学领域的研究热点之一，揭示其传感机理对于设计高性能的电化学传感器具有重要理论指导意义。同步辐射技术在阐明敏感界面与重金属之间的相互作用关系具有独特优势。项目组依托大科学装置同步辐射X 射线吸收精细结构（XAFS）等光谱技术，结合电极微观动力学数值模拟及理论计算等手段，系统研究了基于原子级调控的敏感界面对重金属的电分析行为，并从催化的角度深入研究了重金属离子电分析的传感机理。取得的创新性成果如下：（1）从反应能垒、成键方式及电子转移过程等原子层面揭示了单原子材料高灵敏、高选择性检测As(III)等重金属污染物的传感机理；（2）发现了金属间置换的电分析信号干扰效应，揭示了电化学检测过程中共存离子的干扰机制；（3）提出了通过原子层面调控敏感材料催化活性位点构建高灵敏、高选择性电化学传感界面的普适性策略。研究成果为设计高灵敏、抗干扰的重金属电化学传感器提供了重要理论指导和技术支撑。

自2018 年以来， 在Analytical Chemistry 、Chemical Communications、Small、Trends in Analytical Chemistry 等期刊上发表相关研究论文30 篇（中科院一区论文20 篇、封面论文3 篇），并得到了国内外同行的认可和高度评价，在环境分析领域产生了积极的影响。

创新点及科学价值：

（1）揭示了单原子材料高灵敏、高选择性检测As(III)等重金属污染物的传感机理；

（2）发现了金属间置换的电分析信号干扰效应，揭示了电化学检测过程中共存离子的干扰机制；

（3）提出了通过原子层面调控敏感材料催化活性位点构建高灵敏、高选择性电化学传感界面的普适性策略。研究成果为设计和构筑电化学传感器提高对重金属污染物检测的灵敏度与准确性提供了重要的理论指导和技术支撑。

社会经济效益：

基于开发的敏感材料构筑的电化学传感器已用于研制的重金属在线分析仪上，实现了对低浓度重金属污染物的准确检测，并已经在安徽省淮南市潘集镇煤矿塌陷区（东辰生态园）水域作为试验点进行实际水样中重金属污染物的检测与监测，具有良好的社会经济效益。

应用前景：

基于在电化学分析新原理、新方法方面的研究成果开发的重金属在线分析仪必将成为水质安全监测的重要工具，可广泛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。