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(cè)方面取得新發(fā)現(xiàn)：通過(guò)結(jié)合電化學(xué)實(shí)驗(yàn)與電極過(guò)程動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算，解釋了電分析檢測(cè)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(guó)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(cè)水中痕量重金屬離子，一直廣受?chē)?guó)內(nèi)外研究開(kāi)發(fā)的重視。然而對(duì)水中多種共存重金屬離子的檢測(cè)長(zhǎng)期以來(lái)存在不可避免的相互干擾問(wèn)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(cè)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(cè)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(guò)對(duì)陽(yáng)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(cè)和共同檢測(cè)過(guò)程中動(dòng)力學(xué)參數(shù)變化，發(fā)現(xiàn)Cd、Cu在共同檢測(cè)中出現(xiàn)信號(hào)干擾的.主要原因在于共同沉積過(guò)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(cè)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(cè)界面提供了有效的理論指導(dǎo)。

      該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、青年項(xiàng)目、中國(guó)科學(xué)院百人計(jì)劃、博士后創(chuàng)新人才支持計(jì)劃、中國(guó)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(cè)時(shí)的陽(yáng)極伏安信號(hào);(c)共同檢測(cè)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。